第二34节 放射性元素的衰变.ppt

1、放射性元素的衰变,自学指导题:,1、什么叫做原子核的衰变？分为哪几种？ 2、 衰变、 衰变分别是怎样进行的？ 3、原子核的衰变满足什么规律？ 4、请写出几种衰变的衰变方程。 5、什么叫做半衰期？它的影响因素有哪些？ 它的应用有哪些？,一、原子核的衰变：,1、定义：,原子核放出 粒子或 粒子，由于核电荷数 变了，它在周期表中的位置就变了，变成另外 一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰 变。,2、分类：,衰变,衰变,3、衰变的规律：,原子核衰变时电荷数和质量数守恒。,衰变,衰变,4、两个重要的衰变：,铀238核放出 粒子后，成为钍234核,钍234核放出 粒子后，成为镤234核,5、 衰变的电

2、子是从哪里来的？,原子核中没有电子， 衰变的实质在于核内的中子 转化成了一个质子和一个电子。,由此可见：当原子核发生 衰变时，原子序数减小； 当原子核发生 衰变时，原子序数增大。,两种衰变的过程中都伴随着 射线的发出。,二、半衰期：,放射性元素具有一定的衰变速率，例如氡222 经过 衰变后变成钋218，发现经过3.8天后， 有一半的氡发生了衰变，再经过3.8天后，只 剩下四分之一的氡，再经过3.8天后，剩下的 氡为原来的八分之一；我们把这种放射性元素 的原子核有半数发生衰变的时间叫做半衰期。,1、定义：,2、影响半衰期的因素：,（1）由原子核内部自身的因素决定，不受压力、 温度或化学状态等因素

3、的影响。,（2）不同放射性元素的半衰期是不一样的。,3、计算：,其中：N是剩余的原子个数；m是剩余的质量。 是原来的原子个数； 是原来的质量。 T是半衰期，t是经历的时间。,1写出以下元素进行一次 衰变的核反应方程式：,2写出以下元素进行一次 衰变的核反应方程式：,作业：,第三节 探测射线的方法 第四节 放射性的应用与防护,自学指导题:,1、什么叫做原子核的人工转变？什么叫做人工 放射性同位素？ 2、探测射线的仪器和方法都有哪些？ 3、放射性有哪些应用？ 4、放射性要怎样防护？,一、探测射线的仪器和方法：,1、方法：,（1）粒子使气体或液体电离，这些离子可使过饱 和汽产生云雾或使过热液体产生气

4、泡。,（2）使照相底片感光。,（3）使荧光物质产生荧光。,2、仪器：,（1）威尔逊云室：,构造：如图。,照相机,透明盖,饱和汽,放射源,活塞,原理：,在云室内加酒精，使室内 充满饱和气。然后使活塞 迅速下移一段距离，使酒精处于过饱和状态，这时若 有能量较高的粒子飞过，使沿途的气体分子电离，过 饱和汽便以这些离子为核心凝成一条雾迹。,实验现象：,射线,射线,射线一般看不到。,a射线在云室中的径迹：直而粗 原因：a粒子质量大，不易改变方向，电离本领大，沿涂产生的粒子多,射线在云室中的径迹：比较细，而且常常弯曲 原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变方向，电离本领小，沿途产生的离子少,（2）、气泡室-高

5、能物理实验的最风行的探测设备,气泡室是由一密闭容器组成，容器中盛有工作液体,原理与云室的相同，只是气泡室中装的是液体，如液态氢。,液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于在一定的时间间隔内（例如50ms）处于过热状态，液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子发生碰撞而产生低能电子，因而形成离子对，这些离子在复合时会引起局部发热，从而以这些离子为核心形成胚胎气泡，经过很短的时间后，胚胎气泡逐渐长大，就沿粒子所经路径留下痕迹。如果这时对其进行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得到记录有高能带电粒子轨迹的底片。,照相结束后，在液体沸腾之前，立即压缩

6、工作液体，气泡随之消失，整个系统就很快回到初始状态，准备作下一次探测。,气泡室中带电粒子的径迹,气泡室的优点： 它的空间和时间分辨率高； 工作循环周期短，本底干净、径迹清晰，可反复操作。 但也有不足之处： 那就是扫描和测量时间还嫌太长； 体积有限，而且甚为昂贵，,（3）盖革米勒计数器：,构造:,里面有一个铜圆筒, 这是阴极,穿过轴心 的是阳极.管内充有惰性气体.,原理:,当某种射线粒子进入管内时,使管中气体电离, 产生电子在电场中加速，能量增大,又和管中 气体相碰,使气体分子电离这样一个射线 粒子产生大量电子到达阳极，在外电路形成一 次脉冲放电。记下放电次数，得到粒子个数。,一种能自动把放射微

7、粒计数出来的仪器，利用了射线的电离本领,优缺点： 灵敏，但分不出射线的种类。,卢瑟福在实验中发现，往容器中通入氮气后，在荧光屏上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在屏上，这种粒子肯定是在粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，人类第一次打开了原子核的大门。,二、核反应：,1、定义：,原子核受其他粒子的轰击下生成新原子核 的过程，成为核反应。,2、几个人工核转变方程：,（1）卢瑟福发现质子的方程：,（2）查德威克发现中子的方程：,（3）约里奥.居里夫妇发现人工放射性同位素和正 电子的方程：,1934年，查德威克在用粒子轰击

8、铍，铝，硼等元素，除了测到中子流外，还探测到了正电子。,有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素,注意： 1、放射性同位素与放放射性元素一样，都有一定的半衰期，衰变规律一样。,2、放射性同位素衰变可生成另一种新元素。,3、可以用人工的方法得到放射性同位素。,4、放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学性质。,1934年，约里奥居里和伊丽芙居里在用粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，正电子的质量跟电子相同，所带电荷与电子相反，为一个单位的正电荷，更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期原来，铝核被粒子击中后发

9、生了下面的反应,反应生成物P是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，核衰变方程如下： 用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现后来人们用质子、氘核、中子和光子轰击原子核，也得到了放射性同位素,3、人工放射性同位素与天然放射性物质的对比：,（1）放射的强度易控制，还可以制成各种形状,（2）半衰期比天然放射性物质短得多，因此放射 性废料容易处理。,放射性同位素的应用,放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许多方面得到了广泛的应用其应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向展开的,放射性的应用,射线应用,示踪原子,探伤仪,培育新种,保存食物,消除有

10、害静电,消灭害虫,治疗恶性肿瘤,农作物检测,诊断器质性和功能性疾病,生物大分子结构及功能研究,a、利用放射线的贯穿本领或电离作用 射线探伤：利用射线“透视”金属内部，看是否存在砂眼、裂纹； 培养（农作物）优良品种：通过放射线照射，可以对生物体内DNA进行诱变； 放射性治疗癌症：放射线可以杀伤癌细胞； 消除静电：利用射线的电离作用。,b、作为示踪原子 放射性同位素的化学性质不变，但带有“放射性标记”。 掺入肥料中，检查农作物对肥料的吸收状况； 检查地下输油管的破损位置。,放射性 的应用,食品保鲜,棉花育种,放射性同位素造影术,粮食保存,“放疗”治疗,放射线测厚仪,放射性污染和防护,过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用,20世纪人们在毫无防备的情况下研究放射性,遭原子弹炸后的广岛,1、对生物体的危害 穿透力 基因突变 2、对环境的危害 废料污染 基因突变会最终破坏生态平衡 3、防护措施 封存、深埋。,放射性污染和防护,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：,检测辐射装置,全身污染检测仪,辐射检测系统,辐射源的存放,铀,放射性污染和防护,核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄：,小结： 1、核反应基本上可分为两大类： 一是自然衰变（天然放射性衰变）， 二是人工衰变（人工转变）,（发现质子的核反应）,（发