原子核的衰变

1、原子核的衰变天然放射现象 人们通过什么现象或实验发现原子核是人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的？由更小的微粒构成的？ 人们认识原子人们认识原子核的结构就是核的结构就是从天然放射性从天然放射性开始的。开始的。法国物理学家贝克勒尔，在研究荧光矿物的性质法国物理学家贝克勒尔，在研究荧光矿物的性质时发现，硫酸钾铀能够发出一种穿透力强，可以时发现，硫酸钾铀能够发出一种穿透力强，可以穿透黑纸使照相底片感光的不可见的射线。穿透黑纸使照相底片感光的不可见的射线。 他因发现物质的放射性他因发现物质的放射性( (揭示原子核内部结构揭示原子核内部结构复杂复杂) )而获而获19031903年诺贝尔物

2、理学奖。年诺贝尔物理学奖。安东尼安东尼亨利亨利贝克勒尔贝克勒尔Antoine Henri Becquerel18521908 贝克勒尔发现放射性的底片 天然放射现象：天然放射现象：元素自发的放出射线的现象元素自发的放出射线的现象放射性：放射性：物质发射射线的性质物质发射射线的性质放射性元素：放射性元素：具有放射性的元素具有放射性的元素1898年皮埃尔年皮埃尔 居里夫妇，居里夫妇，发现了钋（发现了钋（Po）、镭（）、镭（Ra）1903年皮埃尔年皮埃尔居里夫妇与居里夫妇与贝可勒尔共同获得了诺贝尔贝可勒尔共同获得了诺贝尔物理学奖。物理学奖。1993年版年版500法郎纸币法郎纸币 放射性不是少数几种元

3、素才有的，研究发现，放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于或等于原子序数大于或等于8383的所有元素，都能自发的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于的放出射线，原子序数小于8383的元素，有的也的元素，有的也具有放射性具有放射性铀矿石铀矿石放射性型物质发出的射线有三种：放射性型物质发出的射线有三种：带带电电量量质质量量数数符号符号电离电离性性穿透性穿透性实实 质质来来 源源射射线线+2e4很强很强很小（一很小（一张普通纸）张普通纸）高速的高速的氦核流氦核流(v 0.1c)两个中子和两两个中子和两个质子结合成个质子结合成团从原子核中团从原子核中放出放出射射线线-e0弱弱很强（

4、几很强（几毫米铝板）毫米铝板）高速的高速的电子流电子流(vc)原子核中的中原子核中的中子转换成质子子转换成质子时从原子核中时从原子核中放出放出射射线线00很小很小更强（几更强（几厘米铅板）厘米铅板）波长极波长极短的电短的电磁波磁波原子核受激原子核受激发产生的发产生的e01He42三种射线的性质和实质三种射线的性质和实质 原子核由于放出某种粒子而转变为新核的原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。变化叫做原子核的衰变。原子核衰变时电荷数和质量数都守恒原子核衰变时电荷数和质量数都守恒U238U238在在 衰变时产生的钍衰变时产生的钍234234也具有放射性，放出也具有放射性，放出

5、离子离子 后变为（镤）后变为（镤）Pa234Pa234，上述的过程可以用下，上述的过程可以用下面的衰变方程表示：面的衰变方程表示：U23892Th23490He42Pa23491e01 -Th23490衰变衰变衰变衰变 衰变衰变?天然放射性元素天然放射性元素2322329090Th(Th(钍）经过一系列钍）经过一系列衰变和衰变和衰变之后，变成衰变之后，变成2082088282Pb(Pb(铅），下铅），下列说法中正确的是列说法中正确的是 铅核比钍核少铅核比钍核少2424个中子个中子 铅核比钍核少铅核比钍核少8 8个质子个质子 衰变过程中共有衰变过程中共有4 4次次衰变和衰变和8 8次次衰变衰变

6、衰变过程中共有衰变过程中共有6 6次次衰变和衰变和4 4次次衰变衰变 A.A.B.B. C. C.D.D.u 半衰期的计算半衰期的计算:半衰期半衰期u定义：放射性元素有半数的核发生衰变所需的时间定义：放射性元素有半数的核发生衰变所需的时间理解：理解：半衰期是指由大量的原子组成的放射性物质中，放射性半衰期是指由大量的原子组成的放射性物质中，放射性元素原子核有元素原子核有50发生衰变所需的时间，是一种统计规发生衰变所需的时间，是一种统计规律。半衰期对律。半衰期对某一个或少量原子核来说无意义某一个或少量原子核来说无意义。 放射性元素的半衰期是由原子核内部本身的因素决定，放射性元素的半衰期是由原子核内

7、部本身的因素决定，与原子所处的物理状态和化学状态无关与原子所处的物理状态和化学状态无关。021NNnN：未衰变的原子核数：未衰变的原子核数 N0：总原子核数：总原子核数 tnTt：衰变时间：衰变时间 T：半衰期：半衰期（1）利用它的射线）利用它的射线放射性的应用放射性的应用A、由于、由于射线贯穿本领强，可以用来射线贯穿本领强，可以用来射线检查金射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫射线探伤射线探伤仪仪.也可用于医疗设备也可用于医疗设备B、利用、利用 射线使空气电离而把空气变成导电气体，射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电以消

8、除化纤、纺织品上的静电C、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等种，也可以利用它杀菌、治病等射线探伤仪射线探伤仪 钴钴60利用钴利用钴6060的的射线治疗癌症（放疗）射线治疗癌症（放疗）食物保鲜（延缓发芽，生长，长期保存）食物保鲜（延缓发芽，生长，长期保存）棉花育种棉花育种食品保鲜食品保鲜粮食保存粮食保存（2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等研究等.检漏、研究检漏、研究机件磨损、机件磨损、诊断疾病、诊断疾病、分析生物分分析生物分子结构等。子结构等。辐射与安全辐射与安全为了防止有害的放

9、射线对人类和自然的破为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施：坏，人们采取了有效的防范措施：检测辐射装置检测辐射装置全全身身污污染染检检测测仪仪辐射检测系统辐射检测系统辐射源的存放辐射源的存放铀铀（1 1）在核电站的核反应）在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄止放射线的外泄（2 2）用过的核废料要放）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里并埋在深海里（3 3）在生活中要有防范）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源意识，尽可能远离放射源放射性的防护放射性的防护原子核的人工转变1919年，英国物理

10、学家卢瑟福，年，英国物理学家卢瑟福，第一次成功实现原子核的人工转第一次成功实现原子核的人工转变，并预言有一种不带电的中性变，并预言有一种不带电的中性粒子。粒子。实验：实验：铝箔的厚度恰好吸收放射源放射的铝箔的厚度恰好吸收放射源放射的粒子粒子盒中没有气体时，荧光屏上没有闪光点盒中没有气体时，荧光屏上没有闪光点充入氮气后，观察到闪光点，说明充入氮气后，观察到闪光点，说明粒子打击氮核，放粒子打击氮核，放出一种粒子，穿透力比出一种粒子，穿透力比粒子强。粒子强。 后经过研究，发后经过研究，发现这种新粒子为现这种新粒子为氢原子核氢原子核 ，是，是原子核的组成部原子核的组成部分，又称为质子。分，又称为质子。

11、 11H1441717281NHeOH发现质子的核反应方程发现质子的核反应方程核反应方程遵循电荷数、质量数、能量守恒。核反应方程遵循电荷数、质量数、能量守恒。在在粒子的轰击下，多种原子核都能放出质子粒子的轰击下，多种原子核都能放出质子表表明质子是原子核的组成部分明质子是原子核的组成部分疑问：原子核的质量大体上质子质量的整数倍，若原子核疑问：原子核的质量大体上质子质量的整数倍，若原子核全部由质子组成，那么根据元素的原子序数就可以知道它全部由质子组成，那么根据元素的原子序数就可以知道它的原子量，这与事实不符。的原子量，这与事实不符。1920年，卢瑟福预言原子核内可能存在跟质子质量相等，年，卢瑟福预

12、言原子核内可能存在跟质子质量相等，不带电的中性粒子。不带电的中性粒子。1930年，用年，用粒子轰击铍核，产生一种穿透力很强，几乎粒子轰击铍核，产生一种穿透力很强，几乎不会使气体电离，不带电的射线不会使气体电离，不带电的射线 。当时的物理学家们认为。当时的物理学家们认为是一种高频电磁波，即高能光子。是一种高频电磁波，即高能光子。1932年，约里奥年，约里奥居里夫妇用这种射线打击石蜡，从石蜡居里夫妇用这种射线打击石蜡，从石蜡中打出了质子，证明此种射线不是中打出了质子，证明此种射线不是光子。光子。 1932年月底，查得威克得到这一论文，年月底，查得威克得到这一论文，约里奥夫妇的实验使他心跳，他认为约

13、约里奥夫妇的实验使他心跳，他认为约里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦苦寻找了预言、自己苦苦寻找了12年的中子。他年的中子。他决定用云室的方法探测射线的速度和质决定用云室的方法探测射线的速度和质量。量。1932年，英国物理学家查德威克（卢瑟福学生）根据实验结果年，英国物理学家查德威克（卢瑟福学生）根据实验结果确定，这种射线是中子流（确定，这种射线是中子流（ ），是原子核的组成部分。），是原子核的组成部分。10n941214260BeHeCn发现中子的核反应方程发现中子的核反应方程u在

14、在粒子的轰击下，原子核可能放出质子，也可能放出中粒子的轰击下，原子核可能放出质子，也可能放出中子子中子也是原子核的组成部分。中子也是原子核的组成部分。u中子是进行原子核人工转变良好的中子是进行原子核人工转变良好的“核炮弹核炮弹”，它几乎能使，它几乎能使一切元素的原子核分裂。可以穿透几十厘米后的铅板。一切元素的原子核分裂。可以穿透几十厘米后的铅板。原子核的组成：原子核的组成：德国的海森堡、苏联的伊凡宁柯提出德国的海森堡、苏联的伊凡宁柯提出 由中子和质子组成由中子和质子组成核子：中子和质子的统称核子：中子和质子的统称核力：强大而短程的力。核力：强大而短程的力。XAZA：质量数（核子总数）：质量数（核子总数） Z：质子数（