原子核的衰变及半衰期

教学目标：（1）理解什么是“天然放射现象”，掌握天然放射线的性质；（2）掌握原子核衰变规律，理解半衰期概念；（3）结合天然放射线的探测问题，提高学生综合运用物理知识的能力

。第1页/共31页第一页，共32页。翠砷铜铀矿斜水钼铀矿第2页/共31页第二页，共32页。

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？人们认识原子核的结构就是从天然放射性开始的。第3页/共31页第三页，共32页。钡铀云母翠砷铜铀矿斜水钼铀矿铀钙石矿第4页/共31页第四页，共32页。铅盒放射源射线

天然放射性元素的原子核发出的射线可使照相底片感光照相底片第5页/共31页第五页，共32页。1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。物质放出射线的性质称为放射性．具有放射性的元素称为放射性元素。（Z≥83）放射性元素自发的发出射线的现象叫做天然放射现象．一、天然放射现象第6页/共31页第六页，共32页。放射性元素

居里和居里夫人在贝可勒尔的建议下，对铀和铀的各种矿石进行了深入研究，又发现了发射性更强的新元素。其中一种，为了纪念她的祖国波兰而命名为钋（Po)，另一种命名为镭（Ra）。第7页/共31页第七页，共32页。天然放射性现象

什么是放射性？什么叫放射性元素？什么叫天然放射现象？阅读教材回答下列问题

（1）、物质放出射线的性质，叫放射性。

放射性是某些物质天然发生的现象，与外界因素无关。

（2）、具有放射性的元素叫放射性元素。（Z≥83）（3）、物质能自发地放出射线的现象叫天然放射现象。第8页/共31页第八页，共32页。意义：放射性的发现，使人们认识到原子核是可分的，原子核也有内部结构。第9页/共31页第九页，共32页。二.三种射线的性质请根据洛伦兹力的知识来判断这三束各是什么射线?第10页/共31页第十页，共32页。放射性物质发出的射线有三种：第11页/共31页第十一页，共32页。天然放射线有哪几种？其性质如何？名称构成电量（e）质量(u)速度电离能力贯穿本领αβγ氦核+240.1c最强最弱电子-11/18370.99c较强较强光子00c最弱最强第12页/共31页第十二页，共32页。

元素的放射性是原子的性质还是原子核的性质？放射性的发现有何重要意义？特点：与元素所处的化学状态无关本质：是原子核的性质，而不是原子的性质意义：射线来自于原子核，表明原子核是可分的，原子核也有内部结构第13页/共31页第十三页，共32页。三、放射性元素的衰变

阅读课本回答1、什么叫原子核的衰变？原子核的衰变有哪几种情况？原子核衰变过程遵循什么规律？

（1）原子核的衰变：原子核由于放出某种粒子而转变成新核的现象，叫做原子核的衰变。

（2）原子核的衰变分为两种：

α衰变、β衰变第14页/共31页第十四页，共32页。（3）衰变遵从的规律是：

电荷数、质量数、能量和动量都守恒α衰变规律：β衰变规律：γ辐射不引起原子核衰变2．原子核在放出γ射线的过程中是否会发生衰变？第15页/共31页第十五页，共32页。α衰变：放出α粒子的衰变，如β衰变：放出β粒子的衰变，如

第16页/共31页第十六页，共32页。

3．α、β衰变是怎样产生的？γ射线是怎样产生的？

α衰变在放射性元素中，2个中子和两个质子结合的比较紧密，作为一个整体从较大的原子核中放射出来

β衰变

核内的中子转化为质子和电子，产生的电子从核中释放出来原子核发生α衰变或β衰变时，产生的新核处于较高能级。新核由高能级向低能级跃迁时辐射出γ光子。

γ射线是伴随α射线或β射线产生的。第17页/共31页第十七页，共32页。质子中子结合在放射性元素的原子核中：中子质子电子转化和第18页/共31页第十八页，共32页。α衰变的本质：

原子核内的两个质子和两个中子结合成氦核。β衰变的本质：

原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子。第19页/共31页第十九页，共32页。注意：1、β射线来自于原子核，与核外电子无关。2、原子核发生α衰变或β衰变时，产生的新核处于较高能级。新核由高能级向低能级跃迁时辐射出γ光子。第20页/共31页第二十页，共32页。四、放射性元素的半衰期

第21页/共31页第二十一页，共32页。1、定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所用时间，叫放射性元素的半衰期。2、衰变规律：m0:放射性元素的原有质量；m：经过n个半衰期的时间后剩余的放射性元素的质量，则有

m=(1/2)nm0

或m/m0=(1/2)n

3、决定半衰期的因素：

由原子核本身决定，只与元素的种类有关，跟元素所处的物理或化学状态无关。4、是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核无意义。某个原子核何时发生衰变是未知的。放射性元素的半衰期第22页/共31页第二十二页，共32页。放射性元素的半衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期．半衰期表示放射性元素衰变快慢的物理量。

第23页/共31页第二十三页，共32页。

放射性元素的剩余质量与原有质量的关系：第24页/共31页第二十四页，共32页。例题：放射性元素衰变的快慢用什么来描述？氡238经过3.8天有一半发生了衰变，转变为钋218，经多长时间剩余1／64它能够全部转变为钋218吗？放射性元素的原子核衰变掉一半所用时间，叫放射性元素的半衰期。放射性元素衰变的快慢用半衰期来描述衰变规律：

m0:放射性元素的原有质量；m：经过n个半衰期的时间后剩余的放射性元素的质量，则有m=(1/2)nm0或m/m0=(1/2)n第25页/共31页第二十五页，共32页。例：钍232（232/90Th）经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208（208/82Pb）

分析：因为α衰变改变原子核的质量数而β衰变不能，所以应先从判断α衰变次数入手：

α衰变次数==6

每经过1次α衰变，原子核失去2个基本电荷，那么，钍核经过6次α衰变后剩余的电荷数与铅核实际的电荷数之差，决定了β衰变次数：

β衰变次数==4第26页/共31页第二十六页，共32页。五、核反应的类型：1、

衰变2、

原子核的人工转变3、

重核的裂变4、

轻核的聚变第27页/共31页第二十七页，共32页。六：磁场中α、β衰变的规律1、静止原子核衰变前后系统动量守恒。2、（1）α衰变或放出正电子外切圆R大α粒子（或正电子）R小新核

（2）β衰变内切圆R大β粒子（电子）R小新核

3、规律：半径与电荷量成反比

第28页/共31页第二十八页，共32页。α衰变β衰变第29页/共31页第二十九页，共32页。小结1、天然放射线的性质

2、探测天然射线的基本方法、用力学和电学知识如何分析天然射线的性质.

3、原子核衰变规律，理解半衰期概念第30页/共31页第三十页，共32页。谢谢您的观看！第31页/共31页第三十一页，共32页。内容总结教