_沪科教 选修3-5_4.2原子核的衰变 课件29张PPT

第四章 从原子核到夸克
4.2 原子核的衰变
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。
法国物理学家贝克勒尔，在研究荧光矿物的性质时发现，硫酸钾铀能够发出一种穿透力强，可以穿透黑纸使照相底片感光的不可见的射线。
他因发现物质的放射性(揭示原子核内部结构复杂)而获1903年诺贝尔物理学奖。
安东尼·亨利·贝克勒尔
Antoine Henri Becquerel
1852—1908
贝克勒尔发现放射性的底片
天然放射现象：元素自发的放出射线的现象
放射性：物质发射射线的性质
放射性元素：具有放射性的元素
1898年皮埃尔 · 居里夫妇，发现了钋（Po）、镭（Ra）
1903年皮埃尔·居里夫妇与贝可勒尔共同获得了诺贝尔物理学奖。
放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．
铀矿石
天然放射现象
放射性型物质发出的射线有三种：
天然放射现象
三种射线均来自原子核
三种射线在电场和磁场中的运动情况
带电量
质量数
符号
电离性
穿透性
实 质
α射线
+2e
4
很强
很小（一张普通纸）
高速的氦核流(v ≈ 0.1c)
β射线
-e
0
弱
很强（几毫米铝板）
高速的电子流(v≈c)
γ射线
0
0
γ
很小
更强（几厘米铅板）
波长极短的电磁波
三种射线的性质和实质
原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。
原子核衰变时电荷数和质量数都守恒
原子核的衰变
α衰变：放出α粒子的衰变，如
衰变的种类：
90
234
β衰变：放出β粒子的衰变
91
234
衰变的本质：
原子核内少两个质子和两个中子
原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子
β衰变：
α衰变：
γ衰变
γ射线经常是伴随α射线和 β射线产生的.
（本质：？）
注意：
⑴元素的放射性与元素存在的状态无关,不管它是以单质的形式存在还是与其他元素形成的化合物，只要存在这种元素，总能发生放射现象。放射性表明原子核是有内部结构的。
⑵一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出α、β和γ三种射线。
衰变次数计算：
放射性元素有可能经过多次的衰变。如某放射性元素 经过m次α衰变和n次β衰变后变成元素 ，则该核反应方程为：
天然放射性元素23290Th(钍）经过一系列α衰变和β衰变之后，变成20882Pb(铅），下列说法中正确的是
①铅核比钍核少24个中子
②铅核比钍核少8个质子
③衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变
④衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
半衰期(T )
2.意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量
1.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间
不同的放射性元素其半衰期不同．
经过n个半衰期(T )其剩余的质量为：
3.公式：
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：
由图可知：氡的半衰期为3.8天
注意：(1)半衰期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．
例、（1）完成核反应方程：
（2）Th的半衰期是1.2分钟，则64克Th经6分钟还有多少克尚未衰变？
解（1）
（2）设还有m克未衰变，原有m0克
则经6分钟还有2克尚未衰变.
例.如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种衰变后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是（ ）
A.原子核发生了α衰变；
B.原子核发生了β衰变
C.大圆为新核轨迹；
D.小圆为新核轨迹；
动量守恒：新核与粒子动量大小相等，速度反向。
洛伦兹力充当向心力：α衰变外切圆，β衰变内切圆。
AD
小圆为新核轨迹
人工放射性元素的发现
探测射线的仪器和方法
1、利用它的射线
放射性的应用
A、由于γ射线贯穿本领强，可以用来γ射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫γ射线探伤仪.也可用于医疗设备
B、利用?射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电
C、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等
γ射线探伤仪
钴60
利用钴60的γ射线治疗癌症（放疗）
食物保鲜（延缓发芽，生长，长期保存）
棉花育种
食品保鲜
粮食保存
2、作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等.
检漏、研究机件磨损、诊断疾病、分析生物分子结构等。
辐射与安全
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
（1）在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
（2）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里
（3）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源
放射性的防护