5.2放射性元素的衰变课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册(共18张PPT)

(共18张PPT)
5.2放射性元素的衰变
问题导入
在古代无论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。当然，这些炼金术的愿望都破灭了。那么，真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？
类似于“点石成金”的事一直就在自然界中进行着，这就是
伴随着天然放射现象发生的原子核“衰变”过程
一、原子核的衰变
1.定义：一种原子核自发地放出某些粒子变为另一种原子核的过程。
（氦核 ）
（1）放出α粒子 的衰变叫α衰变
本质：
（电子 ）
（2）放出β粒子 的衰变叫β衰变
本质：
衰变规律：质量数和电荷数守恒
化学方程式 核反应方程式
联系
区别
电荷、质量守恒
电荷数、质量数守恒
用符号
用箭头
原子核
能量
质量亏损
光
这种光叫γ射线
（3）放出γ射线的衰变叫γ衰变
γ衰变伴随着α衰变或β衰变而产生。
一、原子核的衰变
（氡核）要经过几次ɑ衰变，几次β衰变？
例2： （铀核）衰变为
课后习题2
解：设经过x次 衰变，y次 衰变
质量数：238＝222＋4x
电荷数：92 = 86 + 2x - y
x＝4
y＝2
所以经过4次 衰变，2次 衰变
二、半衰期
思考：一个氡原子核过多久会发生衰变呢？
1s
10min
一万年
单个的微观事件是不可预测的
（大量）
3.8天
+3.8天
1.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
衰变
未衰变
2.物理意义：表示放射性元素衰变的快慢。
不同元素的原子核半衰期差异很大
氡222:3.8天
镭226:1620年
铀238:4.5×109年
3.关于半衰期的计算
最初的质量：m0
半衰期：τ
时间：t
未衰变的质量：
4.决定因素：
二、半衰期
每一种原子核的半衰期是固定的，由原子核内部结构决定，与化学状态、外部因素无关
5.应用：14C推断古文物的年代
课后习题3
例3：已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过120天后还剩多少
解：根据半衰期的定义，τ=24，t=120
剩下的钍为
三、核反应
天然放射现象是原子核自发的变化，科学家更加希望人工控制原子核的变化。
方法2：用质子、中子甚至用γ光子去轰击一些原子核，都可以实现原子核的转变
方法1：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核（发现质子）
目的：研究原子核的结构，发现和制造新元素
查德威克α粒子轰击铍原子核（发现中子）
人工核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。
核反应是原子核的变化，化学反应是核外电子的变化
人类第一次实现了原子核的人工转变
写核反应方程应注意几点
1.必须遵守电荷数守恒、质量数守恒(质量不守恒)，有些需要加上能量。
2.核反应方程中的箭头表示核反应方向，不能写成等号。
3.先将已知原子核和粒子的符号填上，再根据质量数和电荷数守恒计算出未知核的质量数和电荷数，确定是哪种元素，填上符号。
课后习题5、6
四、放射性同位素及其应用
很多元素都存在一些具有放射性的同位素，它们被称为放射性同位素。
分类：天然的放射性同位素和人工放射性同位素
放射性同位素与天然放射性元素相比具有的优点：
1.种类多：天然放射性只有40多种，而人工制造的放射性同位素已达3000多种。
注：元素周期表中第95号元素Am镅开始全部是人造元素，并都有放射性，且大部分寿命很短
2.放射强度容易控制
3.可以按需制定：如：可以制成各种化合物或各种形状
4.半衰期短，废料易处理
问题：放射性同位素有哪些方面的应用？
四、放射性同位素及其应用
1、利用射线的贯穿本领或电离作用：
射线测厚仪：利用γ射线的穿透特性测厚度
γ射线工业探伤：利用γ射线对金属工件进行透视，检验其内部是否有砂眼或裂纹
培育优育品种：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
保鲜：照射食品杀死使食物腐败的细菌,抑制蔬菜发芽,延长保存期
医学“放疗”：利用高能量的γ射线对癌细胞的杀伤作用。
消除静电：利用放射线利用α射线很强的电离作用，使空气电离而把空气变成导电气体,以除去化纤、纺织品上的静电或可以消除机器在运行中因摩擦而产生的有害静电
2、作为“示踪原子”：:把放射性同位素原子通过物理或化学反应的方式掺到其他物质中,然后用探测仪进行追踪,确定其位置.
在农业生产中,用含有放射性的肥料研究农作物对肥料的吸收作用,探测农作物在不同的季节对元素的需求.
在工业上,检查地下输油管道破损漏油的位置
在医疗上,可以检查人体对某元素的吸收情况,也可以帮助确定肿瘤的部位和范围.
四、放射性同位素及其应用
五、辐射与安全
人类一直生活在放射性的环境中
宇宙的射线
岩石放射性物质
不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。
电磁信号
然而过量的射线对人体组织有破坏作用，这种破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。
所以使用放射性同位素质，都必须严格遵守操作规程，做好防护。防止对空气，水源等的污染。
五、辐射与安全
课堂小结
一、原子核的衰变
①衰变：是指一种原子核放出某些粒子变为另一种原子核的过程。
②放出粒子的不同
放出ɑ粒子和γ射线：ɑ衰变
放出β粒子和γ射线：β衰变
（氦核 ）
（电子 ）
③原子核衰变时电荷数和质量数都守恒
二、半衰期
半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
三、核反应
原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。
四、放射性同位素及其应用
1.射线测厚仪——利用γ射线具有很强的穿透性
2.放射治疗——γ射线对细胞有很强的杀伤力
3.培优——γ射线遗传基因发生变异
保鲜——γ射线可以杀死细菌
4.示踪原子
五、辐射与安全
所以使用放射性同位素质，都必须严格遵守操作规程，做好防护。
课堂小结