大学物理--原子核的放射性衰变.pdf

成员成员 李岳李岳 刘长忠刘长忠 康颖豪康颖豪 成员成员 李岳李岳 刘长忠刘长忠 康颖豪康颖豪 董培东 刘敏奇董培东 刘敏奇 22 2 1 放射性 22 2 2 放射性衰变定律 22 2 2 放射性衰变定律 22 2 3 三种衰变方式 22 2 3 三种衰变方式 22 2 4 放射性的应用22 2 4 放射性的应用 22 2 1 放射性22 2 1 放射性 放射性就是不稳定原子核自发地发射 出一些射线而本身变为新的原子核的出些射线而本身变为新的原子核的 现象 1896年 法国物理学家贝克勒尔 首先观察到铀盐的荧光现象 首先观察到铀盐的荧光现象 1898年 法国物理学家皮埃尔居里夫妇 发现了两种放射性更强的元素 发现了两种放射性更强的元素 不久 卢瑟福把已发现的射线分成三种 22 2 2 放射性衰变定律 0 t N tN e N t t时刻尚未发生衰变的核素的数目 t 0时刻的核素数目 0 Nt 0时刻的核素数目 表征衰变快慢的常量 称为衰变常量 0 N 注意 放射性衰变规律是一个统计规律 只有 当放射性核素的数目很大时才是适用的 而且核数才用 必然伴随着衰变数目的涨落 依据放射性衰变的统计规律 在dt 时间 内 衰变掉 因衰变而减少 的核素的数内衰变掉因衰变而减少的核素的数 目为 dN N t dt dN N t dt 即 dN N N dt 重要物理量要 1 衰变常量 d N N d t 可理解为在单位时间内每一个放射性素核发生衰 变的概率 N d t 2 半衰期即 1 2 0 1 2 T N e N 1 2 ln20 693 T 平均寿命 11 t dd 3 平均寿命 0 0 11 t t dNtedt N 不难看出0 693T 不难看出 1 2 0 693T 22 2 3 三种衰变方式 1 衰变 衰变过程为 44 AA XYH 衰变过程为 44 22 AA ZZ XYHe 衰变能 2 XY EMMMc 衰 分配给子核与 粒子的动能 22 11 22 YYY EEEM vM v 衰 又动量守恒要求 YY M vM v 故 4 Y Y M EEE MMA 衰衰 1 通常重元素发生 衰变 有 A 4 所以 EE 衰 2 衰变 2 衰变 三种衰变反应式 对应三种变换 1 AA e ZZ XYev enpev 1 e ZZ XYev AA XY ep pnev 1 AA ZZe XYev e pnev 1 AA ZKZe XeYv e penv 3衰变和内转换 3 衰变和内转换 以辐射的形式发出 光子 即 射线 衰变 或 跃迁 衰变 或 跃迁 以能量直接转移给核外的轨道电子并使其电离 内转换 无论是 衰变还是内转换 原子核的组成都不改变 只是所处的状态发生改变只是所处的状态发生改变 22 2 4 放射性的应用 1 示踪原子的应用 2 射线的应用 3 衰变规律的应用 3 衰变规律的应用 例 测得某古墓骸骨100g碳的衰变率为900 1 min g 求此墓的年代 解 1 2 1 lnln TNN t 解 为墓主死亡时骸骨每100 碳中所含原子的数目 1 2 00 lnln ln2 t NN 14C 为墓主死亡时骸骨每100g碳中所含原子的数目 0 N 14C 1412 100 A gN NCC 与之比 0 NCC 与之比 碳的摩尔质量 23 1212 100 6 022 10 1 3 106 5 10 1212 100 6 022 10 1 3 106 5 10 12 15730TdNdN 81 1 2 15730 N4 7304 10 ln 20 693 TdNdNa a dtdt 12