选修放射性元素的衰变

选修放射性元素的衰变第1页，共39页。.粒子散射实验1.实验现象:(1)绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原方向前进(2)少数粒子发生了较大的偏转(3)绝少数粒子偏转超过90°2.实验现象的解释:(1)原子内部绝大部分区域是空的(2)原子内部有带正电,质量较大但体积很小的粒子存在3.原子的核式结构模型:(1)原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,(2)原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,(3)带负电的电子在核外空间绕核旋转.第2页，共39页。.原子核物理学的发展史(贝克勒耳—法国)(卢瑟福-英国)(查得威克--英国)(居里夫妇—波兰)1.发现放射线及放射性元素:说明原子核内部有复杂结构(贝克勒耳—法国)2.发现质子:(卢瑟福-英国)3.发现中子:(查得威克--英国):说明原子核内部有质子,中子等组成)4.发现正电子:(居里夫妇—波兰)第3页，共39页。5.质子,中子的发现:6.原子核的组成:原子核由质子,中子等基本粒子组成(1)质子的发现:(卢瑟福)“打鸡蛋”(2)中子的发现:(查得威克)“喝啤酒”(3)正电子的发现:(居里夫妇)第4页，共39页。新课教学一、天然放射现象(贝克勒尔首先发现天然放射现象)某些元素能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。放射性是某些物质天然存在的客观属性，与任何外界因素无关。1、天然放射现象是贝克勒尔发现的(法)。2、天然放射现象的发现说明了原子核还可以再分，还具有较为复杂结构。3、放射线的种类和性质第5页，共39页。天然放射性现象1、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、物质自发放射射线的性质，叫放射性。放射性是某些物质天然存在的客观属性，与任何外界因素无关。2、具体有放射性的元素叫放射性元素3、某些物质自发地放射出射线的现象。第6页，共39页。3、天然放射线有哪几种？其性质如何？名称构成电量（e）质量(u)射出速度电离能力贯穿本领αβγ氦核+240.1c最强最弱电子-11/18360.99c较强较强光子00c最弱最强第7页，共39页。α射线—高速的α粒子流，α粒子是氦原子核，速度约为光速1/10，贯穿能力最弱，电离能力最强。β射线—高速的电子流，β粒子是速度接近光速的负电子，贯穿能力稍强，电离能力稍弱。γ射线—能量很高的电磁波，γ粒子是波长极短的光子,贯穿能力最强,电离能力最弱。4、三种射线的来源：α粒子是核内两个质子和两个中子抱成团一起射出。β粒子是原子核内的中子转化成质子时放出的。γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。第8页，共39页。5、利用什么方法可以将天然放射线分离开来，并加以鉴别？你还能想出与课本上不同的方法吗？方法一：利用磁场第9页，共39页。5、利用什么方法可以将天然放射线分离开来，并加以鉴别？你还能想出与课本上不同的方法吗？方法一：利用磁场××××××××××××××××××××第10页，共39页。5、利用什么方法可以将天然放射线分离开来，并加以鉴别？你还能想出与课本上不同的方法吗？方法二：利用电场第11页，共39页。6、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：表明原子核是可以变化的，原子核也有其内部结构第12页，共39页。原子核的衰变

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？某种元素原子核自发地放出射线粒子后，转变成新的元素原子核的现象。叫做原子核的衰变原子核的衰变分为两种：α衰变、β衰变第13页，共39页。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14页，共39页。二、原子核的衰变1．α衰变(演示)放射性元素的原子核放出α粒子的衰变叫α衰变，其规律为：衰变后的新核质量比原来少4，正电荷数减少两个，在元素周期表内的位置向前移两位。如：第15页，共39页。2．β衰变(演示)放射性元素的原子核放出β粒子的衰变叫β衰变，其规律为：衰变后的新核质量不变，正电荷数比原来加1，它在元素周期表内的位置向后移一位。如：第16页，共39页。3．γ衰变(演示)原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在着能级，同样是能级越低越稳定。放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时，住往蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的形式辐射出来，因此，γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的，当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时就会伴随着γ辐射。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β和γ三种射线。第17页，共39页。例2、放射性原子核经过一系列的α衰变和β衰变后成新原子核,其中经α衰变的次数为nα=_____,β衰变的次数nβ=______。分析：写出核反应方程式如下，86例3、经6次α衰变4次β衰变后变成稳定的原子核,这种原子核是

元素,它的原子量是M′=

,它的原子序数N′=

。第18页，共39页。例4、在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上:α粒子电子中子第19页，共39页。

3．αβ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，产生的新核有的具有过多的能量（核处于激发态），这时核就会以电磁波的形式辐射出γ射线。

γ射线是伴随α射线或β射线产生的。第20页，共39页。1、定义：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。半衰期第21页，共39页。经过n个半衰期(T)其剩余的质量为：质量与原子个数相对应，故经过n个半衰期后剩余的粒子数为：第22页，共39页。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

3、决定半衰期的因素：由原子核内部的因素决定，只与元素的种类有关，跟元素所处的物理或化学状态无关。大量原子核衰变的统计规律。半衰期第23页，共39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24页，共39页。4．半衰期的物理意义半衰期反映了大量原子核衰变的快慢，这种快慢由原子核自身的因素决定，跟原子所处的物理状态或化学状态无关。半衰期是放射性元素原子核有50％发生衰变所需要的时间，这是一种统计规律，对单个原子核是没有意义的。第25页，共39页。注意：(1)半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关

(2)半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的．(3)考古学家确定古木年代的方法是用放射性同位素作为“时钟”，来测量漫长的时间，这叫做放射性同位素鉴年法．第26页，共39页。第27页，共39页。练习1、关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是（）A、α射线是原子核自发射出的氦核，它的电离作用最弱B、β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的贯穿能力C、γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的贯穿能力最强D、γ射线是电磁波，它的电离作用最强C第28页，共39页。练习2：如图所示，P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是（）BCA、a为α射线，b为β射线B、a为β射线，b为γ射线C、b为γ射线，c为α射线D、b为α射线，c为γ射线-+cbaP第29页，共39页。练习3：由原子核的衰变规律可知()CA．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1第30页，共39页。练习4：某原子核A的衰变过程为AβBαC,下列说法正确的是（）A、核A的质量数减核C的质量数等于5;B、核A的中子数减核C的中子数等于2;C、核A的中性原子中的电子数比原子核B的中性原子中的电子数多1;D、核A的质子数比核C的质子数多1。D第31页，共39页。思考：(铀)要经过几次α衰变和β衰变，才能变为(铅)？它的中子数减少了多少？8次α衰变，6次β衰变，中子数减少22个.第32页，共39页。例2：一块氡222放在天平的左盘时，需在天平的右盘加444g砝码，天平才能处于平衡，氡222发生α衰变，经过一个半衰期以后，欲使天平再次平衡，应从右盘中取出的砝码为（）A．222gB．8gC．2gD．4g D第33页，共39页。练习：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹如图所示。由图可以判定（）A、该核发生的是α衰变B、该核发生的是β衰变C、磁场方向一定垂直于纸面向里D、不能判定磁场方向向里还是向外abBD第34页，共39页。××××××××××××××××练习：静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44：1，如图所示：则（）A、α粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反B、原来放射性元素的原子核电荷数为90C、反冲核的核电荷数为88D、α粒子与反冲核的速度之比为1：88R1R2ABC第35页，共39页。