第12章B节原子核结构的探索

1、第十二章第十二章B B节节 物质的放射性及其应用物质的放射性及其应用原子核结构的探索（一）原子核结构的探索（一）一、天然放射现象一、天然放射现象2）1896年，法国物理学家年，法国物理学家贝可勒尔贝可勒尔发现了发现了天然放射天然放射现象现象，揭开了人们研究揭开了人们研究原子核结构原子核结构的序幕。的序幕。3）居里夫妇居里夫妇发现了放射性更强的新元素发现了放射性更强的新元素钋钋和和镭镭。4）1903年，年，贝克勒耳贝克勒耳和和居里夫妇居里夫妇一起获得一起获得诺贝尔物诺贝尔物理学奖。理学奖。1）天然放射现象：）天然放射现象：原子核原子核自发自发放出射线的现象，这种放出射线的现象，这种性质称为性质称

2、为放射性放射性，具有放射性的元素称为，具有放射性的元素称为放射性元素放射性元素。二、放射线的性质二、放射线的性质1、三种射线：、三种射线：射线、射线、射线、射线、射线。射线。实验示意图：实验示意图：下部是一个铅盒，把微下部是一个铅盒，把微量的放射源放在其底部，由于射线不量的放射源放在其底部，由于射线不能穿透很厚的铅板，所以只能沿铅盒能穿透很厚的铅板，所以只能沿铅盒上方的小孔向外射出，整个装置放在上方的小孔向外射出，整个装置放在电场中电场中.实验分析：实验分析：1）照相底片上发现三个暗斑照相底片上发现三个暗斑,这说明在电场的作用下，射线分成了这说明在电场的作用下，射线分成了三束，其中的一束沿原来

3、的方向前进，另外两束向相反方向偏转，三束，其中的一束沿原来的方向前进，另外两束向相反方向偏转，表明了这两束射线是由带电粒子组成的，电荷的符号相反，无偏转表明了这两束射线是由带电粒子组成的，电荷的符号相反，无偏转的射线是电中性的的射线是电中性的2）由三个暗斑的位置可知，带正电的射线偏转较小，带负电的射由三个暗斑的位置可知，带正电的射线偏转较小，带负电的射线偏转较大人们把带正电的射线叫线偏转较大人们把带正电的射线叫射线射线，把带负电的射线叫，把带负电的射线叫射射线线，把无偏转（即不带电）的射线叫，把无偏转（即不带电）的射线叫射线射线说明：说明：1、贯穿本领与速度有关。、贯穿本领与速度有关。2、电离

4、作用与电量有关。、电离作用与电量有关。3、在电场与磁场中的偏折情况与加速度（即质量和电、在电场与磁场中的偏折情况与加速度（即质量和电量）有关。量）有关。2 2、三种射线的成分和性质、三种射线的成分和性质He42射线种类射线种类组成组成速度速度贯穿本领贯穿本领电离作用电离作用射线射线射线射线 高速氦核流高速氦核流高速电子流高速电子流频率很高的频率很高的光子流光子流很小一张薄很小一张薄纸就能挡住纸就能挡住很大能穿过几很大能穿过几毫米厚的铝板毫米厚的铝板最大能穿过几最大能穿过几毫米厚的铅板毫米厚的铅板射线射线 约约接近接近等于等于很强很强很小很小较弱较弱 e01 CC101C 粒子是粒子是粒子是粒子

5、是偏折偏折偏折偏折较大较大不偏折不偏折有偏有偏折折三、放射性元素的衰变三、放射性元素的衰变 3、原子核的表示：、原子核的表示：原子核常用符号原子核常用符号 来表示，来表示，X是元素符号，是元素符号，Z为原子核的原子序数，也叫核为原子核的原子序数，也叫核电荷数，电荷数，A为原子核的质量数。为原子核的质量数。XAZ例如：例如： 表示碳核的原子序数为表示碳核的原子序数为6，质量数为，质量数为12，有，有时也可用时也可用 来表示或写成来表示或写成C12（碳（碳12）。）。 C126C121、原子核的衰变：、原子核的衰变：原子核由于自发的放出某原子核由于自发的放出某种射线而转变为新的原子核的变化。种射线

6、而转变为新的原子核的变化。2、原子序数大于、原子序数大于83的所有元素都具有天然放射性；的所有元素都具有天然放射性；原子序数小于原子序数小于83的元素有的也具有放射性。的元素有的也具有放射性。1）衰变：衰变：原子核放出原子核放出粒子粒子的衰变。的衰变。3、三种衰变、三种衰变例如：铀例如：铀238核放出一个核放出一个粒子后成为新核钍粒子后成为新核钍234核反应规律：核反应规律：原子核衰变前后的电荷数原子核衰变前后的电荷数和和质量数都守恒质量数都守恒.HeThU422349023892 衰变规律：衰变规律： 衰变后，新生成的核比原来的核质量数减少衰变后，新生成的核比原来的核质量数减少4，电荷数减少

7、电荷数减少2，即新核在元素周期表中位置比原来核的位置向，即新核在元素周期表中位置比原来核的位置向前移两位其规律可以用通式表示：前移两位其规律可以用通式表示：其中其中X表示原来的原子核，表示原来的原子核，Y为新生成的原子核为新生成的原子核YHeXAZAZ4242 衰变衰变:2）衰变：衰变：原子核放出原子核放出粒子粒子的衰变。的衰变。衰变规律：衰变规律：衰变后，新生成的核与原来的核质量数相衰变后，新生成的核与原来的核质量数相同，电荷数增加同，电荷数增加1，即新核在元素周期表中位置比原来核，即新核在元素周期表中位置比原来核的位置向后移了一位其规律可以用通式表示：的位置向后移了一位其规律可以用通式表示

8、：YeXAZAZ101 衰变衰变:ePaTh012349123490 Th23490例如：钍核例如：钍核也具有放射性，也具有放射性，Pa23491能放出能放出粒子，变成镤核粒子，变成镤核注意：注意：当某一块放射性物质连续发生衰变时，当某一块放射性物质连续发生衰变时，有的原子核发生有的原子核发生衰变，有的发生衰变，有的发生衰变，衰变，同时伴随有同时伴随有辐射，这时在放射线中就会辐射，这时在放射线中就会同时有同时有、和和三种射线三种射线3）衰变：衰变：放射性的原子核在发生放射性的原子核在发生衰变或衰变或衰衰变后，新的原子核往往具有过多的能量，这时变后，新的原子核往往具有过多的能量，这时它就会辐射出

9、它就会辐射出射线射线。因此，。因此，射线是伴随射线是伴随射线射线或或射线产生的。射线产生的。例例1：配平下列衰变方程：配平下列衰变方程：)()( Pa 23491234902349023892ThThU例题例题eHe0142,:答案答案答案:四、半衰期四、半衰期1）定义：）定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，称为半衰期。的时间，称为半衰期。 2）计算：）计算：用用T来表示某种放射性元素的来表示某种放射性元素的半衰期半衰期，n为半衰期的个数为半衰期的个数原剩NNn21Ttn 公式公式1：N原原为为衰变前衰变前的的原子核的个数原子核的个数， N剩剩

10、为为经过经过时间时间 t 后后剩下的剩下的未衰未衰变变的的原子核的个数原子核的个数例如：例如：氡氡222经过经过衰变变为钋衰变变为钋218，大约每过，大约每过3.8天，就有一半天，就有一半的氡发生了衰变也就是说，经过第一个的氡发生了衰变也就是说，经过第一个3.8天以后，剩有一半天以后，剩有一半的氡，经过第二个的氡，经过第二个3.8天以后，剩有四分之一的氡，再经过天以后，剩有四分之一的氡，再经过3.8天以后，就只剩有八分之一的氡了天以后，就只剩有八分之一的氡了原剩M21nMTtn 公式公式2：另一种表达式：另一种表达式：因为物质的质量与原子核的数量成正因为物质的质量与原子核的数量成正比，所以有比

11、，所以有M原原为为衰变前衰变前的的物质的物质的质量质量， M剩剩为为经过经过时间时间 t 后后剩下的剩下的物质的质量物质的质量3）注意：）注意：a.不要把半衰期错误理解为原子核全部衰变所需时间的一不要把半衰期错误理解为原子核全部衰变所需时间的一半，也不是质量或原子减少一半所需的时间。半，也不是质量或原子减少一半所需的时间。b.半衰期是衰变过程中的一种统计规律，当放射性元素的半衰期是衰变过程中的一种统计规律，当放射性元素的原子核数目极少时，再讨论半衰期就没有意义了。原子核数目极少时，再讨论半衰期就没有意义了。c.半衰期由放射性元素的原子核内部自身的因素决定，跟半衰期由放射性元素的原子核内部自身的

12、因素决定，跟原子所处的物理状态或化学状态无关原子所处的物理状态或化学状态无关 6.25g； 1.25g； 0.625g； 2.5g是多长？是多长？2.1.例题例题答案：答案：2小时。小时。答案：答案：3五、探测射线的方法五、探测射线的方法 1、用云雾室观察射线的径迹：、用云雾室观察射线的径迹：P2 实验现象：实验现象：1）射线射线的的径迹直而粗径迹直而粗。2）射线射线的的径迹比较细而弯曲径迹比较细而弯曲。3）射线射线能产生一些能产生一些细碎的雾迹细碎的雾迹。2 2、用放射性传感器探测、用放射性传感器探测射线：射线：P50 P50 1）盖革一米勒计数器）盖革一米勒计数器2）半导体探测器）半导体探

13、测器四、放射性的应用四、放射性的应用 2）放射性同位素作为示踪原子）放射性同位素作为示踪原子 射线探伤射线探伤：利用利用射线对金属工件进行透视，射线对金属工件进行透视，检验其内部是否有砂眼或裂纹；检验其内部是否有砂眼或裂纹；培育优育品种：培育优育品种：利用射线可以使生物体内的利用射线可以使生物体内的DNA发生突变而使种子发生变异。发生突变而使种子发生变异。医学医学“放疗放疗”：利用射线对癌细胞的杀伤作用。利用射线对癌细胞的杀伤作用。消除静电：消除静电：利用利用射线很强的电离作用，可以消射线很强的电离作用，可以消除机器在运行中因摩擦而产生的有害静电除机器在运行中因摩擦而产生的有害静电1、利用射线

14、的贯穿本领或电离作用、利用射线的贯穿本领或电离作用 用含有放射性的肥料研究农作物对肥料的吸收作用用含有放射性的肥料研究农作物对肥料的吸收作用 检查地下输油管道破损漏油的位置检查地下输油管道破损漏油的位置3、考古中的应用（碳、考古中的应用（碳14） 过量过量射照射人体，会杀伤正常细胞，产生白射照射人体，会杀伤正常细胞，产生白血病导致死亡；会使孕妇产生畸形怪胎血病导致死亡；会使孕妇产生畸形怪胎 半衰期很长的放射性元素，有的长达几万甚半衰期很长的放射性元素，有的长达几万甚至上亿年，若受到这些元素的放射性污染，至上亿年，若受到这些元素的放射性污染，将对环境产生长期影响。将对环境产生长期影响。例如：例如

15、：1945年美国向日本长崎和广岛投放的原年美国向日本长崎和广岛投放的原子弹；子弹； 1987年前苏联切尔诺贝利核泄漏事故。年前苏联切尔诺贝利核泄漏事故。 生活中首先要对可能有放射性的物质，要生活中首先要对可能有放射性的物质，要有防范意识，其次要尽可能远离放射源。有防范意识，其次要尽可能远离放射源。 从事与放射性有关的工作，一定要遵守操从事与放射性有关的工作，一定要遵守操作规程，做好防护措施作规程，做好防护措施 放射源要放在专门的很厚的铅盒内，严格放射源要放在专门的很厚的铅盒内，严格保管。保管。通用的防辐射的警戒标志通用的防辐射的警戒标志作业作业 练习册练习册 目标导学目标导学几种探测放射性的方法比较几种探测放射性的方法比较五、辐射的防范五、辐射的防范: : 暴露在过量辐射中的普遍暴