教案五衰变new.doc

教案五 第十章第三节衰变教学时间第十四周教学课时2课时教学目的掌握衰变的条件、衰变能的计算、原子核的能级、了解衰变的机理等教学重点掌握衰变的条件、衰变能的计算、原子核的能级教学难点衰变能的计算、原子核的能级 、衰变的机理解决方案通过例题讲解 前面已经知道原子核衰变主要有三种形式，下面讨论衰变一、衰变的条件天然衰变多发生在Z82的核素中（Z=82 Pb铅）已知能进行衰变的核素有200余种。1、衰变的衰变式 为母核， 是子核2、衰变能在衰变过程中要释放出能量，这能量称为衰变能。设衰变前母核静止，由动量守恒定律可知，当粒子射出时，子核必反冲。设粒子动能是，子核反冲动能为， 定义衰变能量XY设母核，子核以及粒子的静止质量分别是由质能守恒可得则 =由于一般核素表上给出的质量均为原子质量，具体计算时通常将核质量转换为原子质量。设分别代表母核对应原子、子核对应原子和氦原子的质量。则3、衰变的条件显然衰变的条件是： 即 ： MXMY+MHe母核对应原子质量必须大于子核和氦核对应原子质量之和。例题1： 判断是否能发生衰变？（已知Mcu=63.9298u 、Mco=59.9338u、MHe=4.0026u）解：假设能发生衰变，则有衰变式显然 McuMco+MHe故可知不可能发生衰变。例题2：设静止的母核进行衰变的粒子动能为，试证衰变能可表为其中分别为粒子和子核的质量。解：根据动量守恒定律可知：粒子和子核的动量大小相等，即有 又 2=即有 二、原子核的能级1、粒子分立能谱现通过分析衰变的分立能谱来说明原子核也具有能级。衰变式为 ： +实验发现所放射出的粒子有六群，每群粒子有确定的动能，因此衰变能也有6种，如下表I（%）6.0846.20127.206.0446.16169.205.7635.8741.85.6215.7300.155.6015.7091.15.4805.5850.0162、原子核的能级粒子离散能谱也反映了原子核能量的不连续，原子核的能量也是量子化的，有一系列能级。以衰变的粒子产生6组分立能谱来说明其子核具有能级。放射出动能最大的0粒子并同时释放出Q0衰变能使子核处于基态(设为)，发出时，释放Q1能量使处于第一激发态(设为)，依次类推，这样说明子核处于不同的量子化能级上，原子核也存在能级，设基态能级为0，那么可得出其余的能级值。如下表：能级计算公式能级值（）基态能级0第一激发态0.04第二激发态0.327第三激发态0.471第四激发态0.492第五激发态0.616原子核能级形成示意图 三 核能级间的量子跃迁 光子光子既然原子核（如）具有能级,那么处于激发态上的核要向基态或较低的能级上跃迁而发出光子，这光子就是光子。实验结果表明的确观察到的一系列光子。理论与实验符合得很好例题3 衰变成可发射出四种不同能量的粒子： 试求 1子核的4个能级；2核的的第一激发态到基态跃迁的光子能量和波长。解 1由衰变能公式：得 同样得： 、 设 基态能量为0，那么其余的能级依次为：第一激发态 -=0.112；第二激发态 -=0.239；第三激发态 -=0.3062 从第一激发态到基态跃迁的光子能量应为0.112，而光子的波长是：四、衰变机制势垒0rEBV(r)衰变产生的粒子来自于原子核， 可认为粒子现存在于放射性核内。在核内粒子受到核力的吸引，而在核外受到库仑斥力的排斥，那么在原子核表面就形成了一个势垒，见右图。粒子就处于这个势垒中运动。按经典物理理论考虑，能量低于势垒的粒子是不能从放射性中放射出来的。而由前面已学习的量子力学理论初步可知，即使粒子的能量低于势垒，由于具有量子隧道效应也由一定的几率穿过势垒而逸出核外。例如 可以算得势垒高度，粒子动能为粒子动能比算得势垒高度小得多。可以近