原子核與放射性新課件

第一節(jié)原子核的基本性質(zhì)一.組成1.原子核:質(zhì)子:帶一個(gè)單位的正電荷中子:中性粒子m=1.007277原子質(zhì)量單位m=1.008665

原子質(zhì)量單位核子在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化元素符號(hào)質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)=A-Z2.以組成分類：a.同位素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同一個(gè)原子質(zhì)量單位u=1.66055×10-27Kg

第一節(jié)原子核的基本性質(zhì)一.組成1.原子核:質(zhì)子:帶一個(gè)單位1b.同質(zhì)異能素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)相同，能量不同c.同量異位素：核子數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)不同穩(wěn)定性核素3.以性質(zhì)分類：放射性核素二.性質(zhì)1.體積:2.密度:b.同質(zhì)異能素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)相同，能量不同c.同量異位2三.穩(wěn)定性1.質(zhì)量虧損鈹原子核質(zhì)量：9.0121858u中子質(zhì)量：1.008665u

質(zhì)子質(zhì)量：1.007277u原子核質(zhì)量<

中子數(shù)質(zhì)量和＋質(zhì)子數(shù)質(zhì)量和核子組成核：能量減少質(zhì)量虧損Δm=核子質(zhì)量和－核質(zhì)量三.穩(wěn)定性1.質(zhì)量虧損鈹原子核質(zhì)量：9.0121858u32.結(jié)合能核子結(jié)合為核，放出的能量質(zhì)能關(guān)系：ΔE=Δmc2例：質(zhì)量為一個(gè)原子質(zhì)量單位：1u的能量：

1uc2=1.66055×10-27×(2.99792×108)2=931.5MeV3.平均結(jié)合能

每一個(gè)核子在核中的平均結(jié)合能： ε大,原子核分解為核子所需能量大原子核穩(wěn)定

輕核:A小，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等 穩(wěn)定較重核:A較大，中子數(shù)/質(zhì)子數(shù)≌3/2穩(wěn)定重核：A>209不穩(wěn)定2.結(jié)合能核子結(jié)合為核，放出的能量質(zhì)能關(guān)系：ΔE=Δmc2例4質(zhì)子數(shù)中子數(shù)名稱穩(wěn)定的核數(shù)目ZA-Z偶偶偶偶核156偶奇偶奇核48奇偶奇偶核50奇奇奇奇核5質(zhì)子數(shù)中子數(shù)名稱穩(wěn)定的核數(shù)目ZA-Z偶偶偶偶核156偶奇偶奇5第二節(jié)核衰變的類型核衰變：放射性核素自發(fā)地以各種形式轉(zhuǎn)化為另一核嚴(yán)格遵守:質(zhì)量守恒定律能量守恒定律動(dòng)量守恒定律電荷數(shù)守恒定律核子數(shù)守恒定律衰變前后的質(zhì)量差 衰變時(shí)的能量(衰變能)一.γ衰變和內(nèi)轉(zhuǎn)換原子核（激發(fā)狀態(tài)）躍遷內(nèi)轉(zhuǎn)換穩(wěn)定第二節(jié)核衰變的類型核衰變：放射性核素自發(fā)地以各種形式轉(zhuǎn)化為6①躍遷：核子在核內(nèi)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同能量核的能量狀態(tài)分成一系列等級(jí):核能級(jí)激發(fā)態(tài)3.093.683.866.877.67

激發(fā)態(tài)基態(tài)123136C基態(tài)γ衰變波長(zhǎng)λ<0.01nm特點(diǎn)：γ射線譜不連續(xù)（能級(jí)不連續(xù)）A，Z不變，光子貫穿本領(lǐng)強(qiáng)①躍遷：核子在核內(nèi)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)核的能量狀態(tài)分成7②內(nèi)轉(zhuǎn)換：將能量直接傳給核外內(nèi)層電子將內(nèi)層電子打出

(自由電子)

二.α衰變

放射性核素A較小的核

42He

α衰變一個(gè)42He

：α粒子許多42He

：α射線天然放射性核素:α衰變,使A減少同種核放出的α粒子速度相同不同核放出的α粒子速度不相同②內(nèi)轉(zhuǎn)換：將能量直接傳給核外內(nèi)層電子將內(nèi)層電子打出(自由電8特點(diǎn)：特點(diǎn)：9三.β衰變某些原子核不穩(wěn)定：質(zhì)子數(shù)過(guò)多或中子數(shù)過(guò)多1.β-衰變?nèi)?β衰變某些原子核不穩(wěn)定：質(zhì)子數(shù)過(guò)多或中子數(shù)過(guò)多1.β-衰10a.能譜連續(xù):衰變能由β粒子與反中微子共有能量分配不固定b.若子核處于激發(fā)態(tài)，伴有γ衰變貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)2.β+衰變a.能譜連續(xù):同β-衰變b.若子核處于激發(fā)態(tài)，伴有γ衰變特點(diǎn)：特點(diǎn)：a.能譜連續(xù):衰變能由β粒子與反中微子共有能量分配不固定b11四.電子俘獲質(zhì)子數(shù)過(guò)多：自由質(zhì)子并不能放出電子總結(jié)：γα射線能譜不連續(xù)，β射線能譜連續(xù)1933年泡利提出中微子假設(shè)γ衰變:子母核是同質(zhì)異能素β衰變：子母核是同量異位素電子俘獲：子母核是同量異位素特點(diǎn)：四.電子俘獲質(zhì)子數(shù)過(guò)多：自由質(zhì)子并不能放出電子總結(jié)：γα射線12第三節(jié)核衰變的規(guī)律一.衰變規(guī)律大量核t=0

時(shí):母核數(shù)N0

t=t

時(shí):母核數(shù)Ndt:衰變掉的母核數(shù)為dN(1)

λ:衰變常數(shù)，由核素性質(zhì)決定與核素化學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)，不隨外界條件變化(2)

負(fù)號(hào)表示母核數(shù)隨時(shí)間增長(zhǎng)而減少第三節(jié)核衰變的規(guī)律一.衰變規(guī)律大量核t=0時(shí):母核13(3)

某一核素進(jìn)行n種衰變:每種衰變常數(shù)：λ1，λ2，……

λn，

總衰變常數(shù)：λ=λ1+λ2……+

λn衰變定律t0NT2T3T4TN0N0/2N0/4(3)某一核素進(jìn)行n種衰變:每種衰變常數(shù)：總衰變常數(shù)14三.半衰期二.平均壽命

原子核的壽命：放射性核素衰變前存在的時(shí)間三.半衰期二.平均壽命 原子核的壽命：放射性核素衰變前存在的15

半衰期:TT表示放射性核素衰變快慢，不同核素，T不同 半衰期:TT表示放射性核素衰變快慢，不同核素，T不同16四.放射性活度dN/dt：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)母核衰變掉的數(shù)目dN/dt↑放射掉的N↑放射源越強(qiáng)四.放射性活度dN/dt：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)母核衰變掉的數(shù)目dN/d17例①②③解:①②③例①②③解:①②③18例解:查表例解:查表19例解:例解:20第一節(jié)原子核的基本性質(zhì)一.組成1.原子核:質(zhì)子:帶一個(gè)單位的正電荷中子:中性粒子m=1.007277原子質(zhì)量單位m=1.008665

原子質(zhì)量單位核子在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化元素符號(hào)質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)=A-Z2.以組成分類：a.同位素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同一個(gè)原子質(zhì)量單位u=1.66055×10-27Kg

第一節(jié)原子核的基本性質(zhì)一.組成1.原子核:質(zhì)子:帶一個(gè)單位21b.同質(zhì)異能素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)相同，能量不同c.同量異位素：核子數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)不同穩(wěn)定性核素3.以性質(zhì)分類：放射性核素二.性質(zhì)1.體積:2.密度:b.同質(zhì)異能素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)相同，能量不同c.同量異位22三.穩(wěn)定性1.質(zhì)量虧損鈹原子核質(zhì)量：9.0121858u中子質(zhì)量：1.008665u

質(zhì)子質(zhì)量：1.007277u原子核質(zhì)量<

中子數(shù)質(zhì)量和＋質(zhì)子數(shù)質(zhì)量和核子組成核：能量減少質(zhì)量虧損Δm=核子質(zhì)量和－核質(zhì)量三.穩(wěn)定性1.質(zhì)量虧損鈹原子核質(zhì)量：9.0121858u232.結(jié)合能核子結(jié)合為核，放出的能量質(zhì)能關(guān)系：ΔE=Δmc2例：質(zhì)量為一個(gè)原子質(zhì)量單位：1u的能量：

1uc2=1.66055×10-27×(2.99792×108)2=931.5MeV3.平均結(jié)合能

每一個(gè)核子在核中的平均結(jié)合能： ε大,原子核分解為核子所需能量大原子核穩(wěn)定

輕核:A小，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等 穩(wěn)定較重核:A較大，中子數(shù)/質(zhì)子數(shù)≌3/2穩(wěn)定重核：A>209不穩(wěn)定2.結(jié)合能核子結(jié)合為核，放出的能量質(zhì)能關(guān)系：ΔE=Δmc2例24質(zhì)子數(shù)中子數(shù)名稱穩(wěn)定的核數(shù)目ZA-Z偶偶偶偶核156偶奇偶奇核48奇偶奇偶核50奇奇奇奇核5質(zhì)子數(shù)中子數(shù)名稱穩(wěn)定的核數(shù)目ZA-Z偶偶偶偶核156偶奇偶奇25第二節(jié)核衰變的類型核衰變：放射性核素自發(fā)地以各種形式轉(zhuǎn)化為另一核嚴(yán)格遵守:質(zhì)量守恒定律能量守恒定律動(dòng)量守恒定律電荷數(shù)守恒定律核子數(shù)守恒定律衰變前后的質(zhì)量差 衰變時(shí)的能量(衰變能)一.γ衰變和內(nèi)轉(zhuǎn)換原子核（激發(fā)狀態(tài)）躍遷內(nèi)轉(zhuǎn)換穩(wěn)定第二節(jié)核衰變的類型核衰變：放射性核素自發(fā)地以各種形式轉(zhuǎn)化為26①躍遷：核子在核內(nèi)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同能量核的能量狀態(tài)分成一系列等級(jí):核能級(jí)激發(fā)態(tài)3.093.683.866.877.67

激發(fā)態(tài)基態(tài)123136C基態(tài)γ衰變波長(zhǎng)λ<0.01nm特點(diǎn)：γ射線譜不連續(xù)（能級(jí)不連續(xù)）A，Z不變，光子貫穿本領(lǐng)強(qiáng)①躍遷：核子在核內(nèi)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)核的能量狀態(tài)分成27②內(nèi)轉(zhuǎn)換：將能量直接傳給核外內(nèi)層電子將內(nèi)層電子打出

(自由電子)

二.α衰變

放射性核素A較小的核

42He

α衰變一個(gè)42He

：α粒子許多42He

：α射線天然放射性核素:α衰變,使A減少同種核放出的α粒子速度相同不同核放出的α粒子速度不相同②內(nèi)轉(zhuǎn)換：將能量直接傳給核外內(nèi)層電子將內(nèi)層電子打出(自由電28特點(diǎn)：特點(diǎn)：29三.β衰變某些原子核不穩(wěn)定：質(zhì)子數(shù)過(guò)多或中子數(shù)過(guò)多1.β-衰變?nèi)?β衰變某些原子核不穩(wěn)定：質(zhì)子數(shù)過(guò)多或中子數(shù)過(guò)多1.β-衰30a.能譜連續(xù):衰變能由β粒子與反中微子共有能量分配不固定b.若子核處于激發(fā)態(tài)，伴有γ衰變貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)2.β+衰變a.能譜連續(xù):同β-衰變b.若子核處于激發(fā)態(tài)，伴有γ衰變特點(diǎn)：特點(diǎn)：a.能譜連續(xù):衰變能由β粒子與反中微子共有能量分配不固定b31四.電子俘獲質(zhì)子數(shù)過(guò)多：自由質(zhì)子并不能放出電子總結(jié)：γα射線能譜不連續(xù)，β射線能譜連續(xù)1933年泡利提出中微子假設(shè)γ衰變:子母核是同質(zhì)異能素β衰變：子母核是同量異位素電子俘獲：子母核是同量異位素特點(diǎn)：四.電子俘獲質(zhì)子數(shù)過(guò)多：自由質(zhì)子并不能放出電子總結(jié)：γα射線32第三節(jié)核衰變的規(guī)律一.衰變規(guī)律大量核t=0

時(shí):母核數(shù)N0

t=t

時(shí):母核數(shù)Ndt:衰變掉的母核數(shù)為dN(1)

λ:衰變常數(shù)，由核素性質(zhì)決定與核素化學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)，不隨外界條件變化(2)

負(fù)號(hào)表示母核數(shù)隨時(shí)間增長(zhǎng)而減少第三節(jié)核衰變的規(guī)律一.衰變規(guī)律大量核t=0時(shí):母核33(3)

某一核素進(jìn)行n種衰變:每種衰變常數(shù)：λ1，λ2，……

λn，

總衰變常數(shù)：λ=λ1+λ2……+

λn衰變定律t0NT2T3T4TN0N0/2N0/4(3)某一核素進(jìn)行n種衰變:每種衰變常數(shù)：總衰變常數(shù)34三.半衰期二.平均壽命

原子核的壽命：放射性核素衰變前存在的時(shí)間三.半衰期二.平均壽