核衰变与核反应方程课件

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,第二节 核衰变与核反应方程,,一,原子核的,衰变,,1.原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的现象,,称为原子核的衰变.,,2.放射性元素衰变时放出的射线共有三种:,,三种射线的特点：,,,(各种电磁波产生的机理:,,无线电波是自由电子振荡产生的.,,红外,可见,紫外是原子的外层电子受激发而产生的.,,X射线是原子内层电子受激发而产生的.,,γ射线是原子核受激发而产生的,.),1),α衰变和β衰变,不能,同时发生.,ν射线是伴随α,β衰变而产生的.,,,2)放射性物质放出的三种射线,不论是

2、垂直,,射入电场还是磁场中,不管电场或磁场方向,,如何,运动轨迹弯曲程度大的(半径小的)是,,β衰变.,运动轨迹弯曲程度小的为,α衰变.,,,3)衰变过程中动量守恒.一个静止的核发生,,衰变,如其衰变产物只有两个,则其动量必,,等值反向.在磁场中,如生成物带有同种电荷,,,则轨迹为外切圆;,生成物为异种电荷为内切,,圆.,,三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：,,如⑴、⑵图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是,β,比,α,的弯曲得厉害，,γ,不偏转；,,区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，,,在电场中偏转轨迹是抛物线。,β,α,α,γ,β,γ,⑵,⑴,B,E,,放射性元素放出

3、的射线，在电场中分成,A,、,,,B,、,C,三束，如图所示，其中,( ),,A,．,C,为氢核组成的粒子流,.,,,B,．,B,为比,x,射线波长更长的光子流,.,,C,．,B,为比,X,射线波长更短的 光子流,.,,D. A,为高速电子组成的电子流,.,C,,C,,4.衰变的种类:,1),α衰变,实质是两个质子和两个中子组合成了一个新粒子.,2),β衰变,实质是一个中子转化为质子时放出一个电子.,核衰变的反应物只有一个.,在一定条件下，质子也可转变,,为中子和正电子。,,中子衰变的产物中存在反中微子。,,1。中微子：与电子质量相比非常小的中性粒子，可认为质量为0。,,2。

4、反粒子(反物质):许多粒子都有和它的质量相同而电荷相反的粒子.,,如正负电子,正负质子,正负,π介子.,湮灭:正反粒子相遇,会同时消失而转化为,,别种粒子,这种现象称为湮灭.,,α衰变：,,β衰变：,,3)规律：,（,3,） 衰变：随着 衰变，变化的不是核的种类,而是核的能量状态。但一般情况下， 衰变总是伴随,α,衰,,变或 衰变进行的。,,,4),ν,射线是伴随,α射线或β射线而产生的.放射性原子核发生α衰变或β衰变后产生的新核处于激发态,要向低能级跃迁而辐射出γ光子.,5).天然放射现象的原因是原子核的衰变.,,元素的放射性与元素存在的状态无关，,放射,,性表明原子核是有内部结构的。,

5、,5. 三种射线的性质和实质,,带电量,质量数,符号,电离性,穿透性,实 质,来 源,α,射线,+2,e,4,,很强,很小（一张普通纸）,高速的氦核流(,v,≈ 0.1,c,),两个中子和两个质子结合成团从原子核中放出,β,射线,-,e,0,,弱,很强（几毫米铝板）,高速的电子流(,v,≈,c,),原子核中的中子转换成质子时从原子核中放出,γ,射线,0,0,γ,很小,更强（几厘米铅板）,波长极短的电磁波,原子核受激发产生的,,1、核反应：用高速运动的粒子去轰击原子核，是揭开原子核内部奥秘的基本方法。产生新原子核的过程叫核反应。在核反应中质量数守恒、电荷数守恒。,其中

6、 是靶核的符号，,,x,为入射粒子的符号，,,是新生核的符号，,,y,是放射出的粒子的符号。,核反应方程的一般形式为,二,核反应方程,,核反应,电子,原子核,在核物理学中，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．,,2.查德威克用,α粒子轰击铍核发现中子:,中子的速度不到光速的1/10.穿透力极强.能穿透几厘米厚的铅板.中子的质量非常接近于质子的质量,只比质子质量大千分之一多.,1卢瑟福用,α粒子轰击氮核发现质子:,,,道尔顿（原子）,汤姆逊,,（电子）,卢瑟福（质子）,查德威克（中子）,盖尔曼,,（,质子和中子由夸克组成）,发现各种微粒的科学家,,注意:,,1.在核反应

7、过程中质量数(,不是静质量,）和电荷数守恒.动量守恒,能量守恒.,,2.书写核反应方程要以核反应事实为基础,不能只根据质量数守恒和电荷数守恒书写事实上不存在的核反应方程.,,3.核反应方程通常是不可逆的,箭头表示反应方向,不能用等号.,,三,半衰期,1.放射性元素的衰变有一定的速率,为了表示,,元素衰变的快慢,引入半衰期T,1/2,,2.半衰期:放射性元素的原子核有半数发,,生衰变所需的时间,称为这种元素的半衰期.,原子核衰变的速率由核本身的因素决定.与原子所处的物理或化学状态无关.,n,m表示衰变后,尚未发生衰变,的放射性元素的原,,子数或质量数。,,1,3.8,7.6,11.4,15.2,

8、0,1/2,1/4,,,,,,1/8,t /,天,氡的衰变曲线,3.衰变曲线,,4.平均寿命:,,1)对一定量的放射性元素,有的先衰变,,,有的后衰变,在众多的原子核中,每一个,,核何时发生衰变是不能预知的.,,2)为了表示每个原子核衰变前存在的时,,间的平均值,引入平均寿命,τ,5.衰变规律是对大量原子组成的放射性样品,,而言的,是一种,统计,规律.不适用于少量原子,,核.对某个原子核或少量原子核来讲无意义.,,6.单位时间内放射性元素衰变的数量与放射,,性元素的量成正比.医用放射性元素要求半,,衰期短.,,例1.,由原子核的衰变规律可知,( ),,A.放射性元素一次衰变可同

9、时产生,α射,,线和β射线.,,B.放射性元素发生β衰变,新核的化学性,,质不变.,,C.放射性元素衰变的速率跟它所处的状,,态无关.,,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.,C,,例2.,三个原子核,X、Y、Z,，,X,核放出一个正电子后变为,Y,核，,Y,核与质子发生核反应后生成,Z,核并放出一个氦核（,He,）。则下面说法中正确的是（ ）,,（A）,X,核比,Z,核多一个质子,,（B）,X,核比,Z,核少一个中子,,（C）,X,核的质量数比,Z,核的质量数大3,,,（D）,X,核与,Z,核的总电荷是Y核电荷的2倍,点拨：,C D

10、,,例3。,如图所示是氢原子的能级图．若一群处于,n,=3激发态的氢原子跃迁到,n,=2激发态时发射出的是红光，则这群处于,n,=3激发态的氢原子发生跃迁还可能发射出 （ ）,,A．红外线,,B．紫外线,,C．,β,射线,,D．,γ,射线,1,2,3,4,5,∞,-,13.6,-,3.40,-,1.51,-,0.85,0,-,0.54,E,/,eV,n,B,,例4.,如图甲是,α、β、γ,三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图，请问图乙中的检查是利用了哪种射线？ ( ),,A.,α,射线

11、 B.,β,射线,,C.,γ,射线 D . 三种射线都可以,,,,钢板,计数器,乙,,射线,混凝土,铝,纸,γ,射线,β,射线,甲,C,,2008年高考江苏卷12C. (3),12.C⑶（选修模块3—5）,,约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素 衰变成 的同时放出另一种粒子,这种粒子是,,.,,是 的同位素,被广泛应用于生物示踪技术.,1 mg 随时间衰变的关系如图所示，请估算4 mg的 经多少天的衰变后还剩0.25

12、mg?,t,/day,10,20,30,40,50,60,0,0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,m,/mg,正电子,答：,t,＝48天,解见下页,,由核反应过程中电荷数和质量数守恒可写出核反应方程：,可知这种粒子是正电子。由图象可知,的半衰期为12天，,4mg的 衰变后还剩0.25mg,经历了4个半衰期，所以为48天。,解析：,,例5.,一个氡核 衰变成钋核 并放出一个粒子，其半衰期为3.8天。1g氡经过7.6天衰变掉氡的质量以及 衰变成 的过程放出的粒子是（

13、 ）,2008年高考理综天津卷 15,A．0.25g，,a,粒子 B．0.75g，,a,粒子,,C．0.25g，,β,粒子 D．0.75g，,β,粒子,B,,例6.,根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是： ( ),,A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡核，经过7.6天就只剩下一个氡原子核了,,B．,β,衰变所释放的电子是原子核中的中子转化为质子和电子所产生的,,C．,γ,射线一般伴随着α或,β,射线产生，在这三种射线中，,γ,射线的穿透能力最强，电离能力也最强,,D．发生,α,衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4,B,,例7.,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分别如图中a，b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.磁场方向一定是垂直纸面向里,,D.磁场方向向里还是向外不能判定,a,b,B D,,