6第六节：天然放射现象
天然放射现象
二、天然放射现象目的要求复习元素的放射性。
知识要点1.天然放射现象天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。
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的偏转大，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。
⑶图中γ肯定打在O 点；如果α也打在O 点，则β必打在O 点下方；如果β也打在O 点，则α必打在O点下方。
3.氢原子中的电子云(以下新教材适用)对于宏观质点，只要知道它在某一时刻的位置和速度以及受力情况，就可以应用牛顿定律确定该质点运动的轨道，算出它在以后任意时刻的位置和速度。
对电子等微观粒子，牛顿定律已不再适用，因此不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置。
玻尔理论中说的“电子轨道”实际上也是没有意义的。
更加彻底的量子理论认为，我们只能知道电子在原子核附近各点出现的概率的大小。
在不同的能量状态下，电子在各个位置出现的概率是不同的。
如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像一片云雾一样，可以形象地称之为电子云。
4.激光的特性及其应用普通光源（如白炽灯）发光时，灯丝中的每个原子在什么时候发光，原子在哪两个能级间跃迁，发出的光向哪个方向传播，都是不确定的。
激光是同种原子在同样的两个能级间发生跃迁生成的，其特性是：⑴是相干光。
（由于是相干光，所以和无线电波一样可以调制，因此可以用来传递信息。
光纤通信就是激光和光导纤维结合的产物。
）⑵平行度好。
（传播很远距离之后仍能保持一定强度，因此可以用来精确测距。
激光雷达不仅能测距，还能根据多普勒效应测出目标的速度，对目标进行跟踪。
还能用于在VCD 或计算机光盘上读写数据。
）⑶亮度高。
能在极小的空间和极短的时间内集中很大的能量。
（可⑴ ⑵ ⑶以用来切割各种物质，焊接金属，在硬材料上打孔，利用激光作为手术刀切开皮肤做手术，焊接视网膜。
利用激光产生的高温高压引起核聚变。
天然放射现象
Bi
210 84
Po
0 1
e
23892U衰变为22286Rn共发生了 4 和 2 次β衰变
次α衰变
α衰变、β衰变表示了原子核是可以变化的．每一种 元素的衰变快慢一样吗?衰变快慢有什么规律?如何 描述这一变化规律?
半衰期
1、定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需 的时间 ,叫放射性元素的半衰期。用符号τ表示
原子核的衰变
元素自发地放出射线后，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 放出α粒子的称为α衰变， 放出β粒子的称为β衰变．
1、放射性元素的原子核在放出α或β射线后，其自 身发生什么样的变化？ 2、什么叫原子核的衰变？原子核的衰变有哪几种 情况？原子核衰变过程遵循什么规律？ 3、原子核在放出γ射线的过程中是否会发生衰变？ 为什么？
13．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原 子的[ BD ]
A．γ射线探伤仪 B．利用含有放射性碘131的油，检测地下输 油管的漏油情况
C．利用钴60治疗肿瘤等疾病 D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用 检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转
移和分布情况，找出合理施肥的规律。
放大了1000倍的铀矿石
三种射线
⑴放射性物质放出的射线有三种： α射线、 β射线、 γ射线．
如何判断是何种射线? 天然放射线的分离及其鉴别 法一：利用磁场 法二：利用电场
射线的偏转实验
卢瑟福及其同事对天然放射性元素作了详细研究， 他们将放射线引入电场（或磁场）根据偏转情况， 确定射线的组成。实验装置如图。 在电场的作用下射线分成三束：带正电的为α射线， 带负电的为β射线，不带电的为γ射线。
例如，要推断一块古木的年代，可以先把古木加 温，制取1g碳的样品，再用粒子计数器进行测 量．如果测得样品每分钟衰变的次数正好是现代 植物所制样品的一半，表明这块古木经过了14C的 一个半衰期，即5730年．如果测得每分钟衰变的 次数是其他值，也可以根据半衰期计算出古木的 年代．
天然放射现象-课件
应用时，可将α射线源安装在机器运转中会产生静电的适当部位。
4.放射线对生物体有何作用？这些作用有哪些方面的具体
原子。
一、放射性污染和防护 请同学们阅读第72页到73页课文，并讨论以下问题： 1.什么是放射性污染及放射性污染有什么可怕后果？ 2.哪些事件或事物会导致放射性污染？ 3.对放射性物质有哪些有效的防护措施？
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9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2021/2/282021/2/28Sunday, February 28, 2021
有些元素的同位素具有放射性叫做放射性同位素； 人工放射性的优点：半衰期短；放射性材料的放射强度容易控制，等等 2. γ射线探伤仪的作用和主要物理依据。
γ射线探伤仪可检查金属内部的损伤。其物理依据是γ射线有很强的贯穿本领。
3. α射线为什么能消除静电？请设想大体的应用方案。
α射线带电、能量大，可使放射源周围的空气电离，变成
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10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/2/282021/2/282021/2/282/28/2021 2:51:08 PM
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人 的错儿 。2021/2/282021/2/282021/2/28Sunday, February 28, 2021
导电气体从而消除静电积累。
应用时，可将α射线源安装在机器运转中会产生静电的适
天然放射现象
天然放射现象天然放射现象是指自然界中广泛存在的一种现象，即某些物质会自发发出辐射。
这种放射现象在地球上很常见，而且具有不可预测性和广泛性。
天然放射现象涉及多种物质和过程，对人类生活和环境都有一定影响。
天然放射现象的种类天然放射现象可以分为多种类型，其中最常见的方式包括以下几种：1.放射性元素的自然衰变：放射性元素具有不稳定的原子核，会随时间自发发生衰变，并伴随着辐射的释放。
常见的放射性元素包括铀、钍和钾等。
2.宇宙射线：宇宙射线是太阳系外部来自宇宙的高能粒子流，它们穿过大气层并与地球大气和地表物质发生相互作用，产生次生辐射。
3.地球自身的放射：地球内部也存在放射性元素，如铀、钍、钾等，它们的放射能够通过地壳传播到地表，产生地壳辐射。
地球的内部核和地表活动也会产生放射性元素，如岩浆的喷发和地壳的变动等。
4.大气中的辐射：大气层中也存在一些带电粒子和高能辐射源，如雷电、核爆炸等产生的辐射。
天然放射现象的影响天然放射现象对人类和环境都会产生一定的影响，尤其是长期暴露在放射性辐射环境中的人类。
以下是一些主要影响：1.健康影响：长期接触高剂量的辐射可能导致癌症、生殖和遗传基因的突变等健康问题。
一些地区的天然放射性元素释放量较高，可能对当地居民的健康产生影响。
2.环境影响：天然放射现象会影响环境中的生物多样性和生态系统的平衡。
某些地区的天然放射水平较高，会导致当地植被和动物的数量和种类发生变化。
3.科学研究：天然放射现象也被广泛用于科学实验和研究中，尤其是核物理、地质学和气象学等领域对天然辐射的研究。
天然放射现象的防护针对天然放射现象的影响，人们可以采取一定的防护措施，减少辐射对人类和环境的损害：1.监测：定期监测地表和空气的辐射水平，了解当地天然辐射情况，及时采取措施。
2.限制暴露：减少暴露在放射性元素较高的区域，减少长时间接触放射性元素的可能性。
3.防护设备：在需要接触辐射性物质的情况下，使用合适的防护设备，如防护服、面罩等。
天然放射现象
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02
天然放射现象的应用领域
放射性同位素在医学中的应用
放射性同位素在医学中的应用
• 放射性同位素广泛应用于诊断和治疗疾病 • 例如：放射性碘治疗甲状腺癌、放射性核素骨扫描诊断 骨转移等
放射性同位素在医学中的优势
• 放射性同位素具有高度的灵敏性和特异性 • 可以准确地定位病变部位，提高治疗效果 • 放射性同位素治疗副作用较小，病人耐受性好
天然放射现象概述
01
天然放射现象的基本概念
天然放射现象的定义与原理
天然放射现象是指原子核自发地释放出射线
• 原子核不稳定，会自发地发生衰变 • 衰变过程中释放出能量，表现为射线 • 射线包括阿尔法射线、贝塔射线、伽马射线等
天然放射现象的原理
• 原子核衰变遵循一定的规律 • 衰变过程中，原子核的能量降低，转化为射线 • 射线的能量与原子核的衰变类型和衰变概率有关
天然放射现象的历史与研究现状
天然放射现象的历史
• 1896年，贝可勒尔发现天然放射现象 • 1902年，卢瑟福提出原子核模型 • 1911年，居里夫人发现镭和钋元素
天然放射现象的研究现状
• 目前已知的天然放射现象有几十种 • 对天然放射现象的研究广泛应用于医学、工业、农业等领域 • 天然放射现象的研究仍在不断深入，为人类社会的发展做出贡献
天然放射现象的种类与特点
天然放射现象的种类
• 阿尔法衰变：原子核释放出阿尔法射线，变成另一种原子核 • 贝塔衰变：原子核释放出贝塔射线，变成另一种原子核 • 伽马衰变：原子核释放出伽马射线，变成另一种原子核
天然放射现象的特点
• 自发性强：原子核衰变是自发进行的，不受外界条件影响 • 衰变概率与原子核性质有关：不同元素的原子核衰变概率不同 • 射线能量与原子核性质有关：不同元素的原子核释放的射线能量不同
天然放射现象 衰变
三种射线 性 质
组成 射线
电荷 数 2 -1 0
速度 0.1C
电离 作用 强
穿透 作用 很弱 较强 强
氦核 电子 光子
射线
≈C 较弱 C 很弱
射线
区分三种射线的方法： 1、用匀强电场：
+ β
γ
α
-
2、 用匀强磁场：
α
γ β
二、放射性元素的衰变
1、衰变： 原子核放出α或β粒子后，就变为新的原 子核，称为衰变。 2、衰变过程遵守的原则： 电荷数和质量数都守恒．
原子核衰变时电荷数和质量数都守恒
U238在α衰变时产生的钍234也具有放射 性，放出粒子后变为镤Pa，上述的过程可以用下 面的衰变方程表示：
238 92
U
234 90
Th
＋ ＋
4 2
He
0 -1
234 90
Th
234 91
Pa
e
说明：1. 中间用单箭头，不用等号； 2. 是质量数守恒，不是质量守恒; 3. 方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。
小结：
静止在匀强磁场中的放射性元素发生衰变后 1、放出的粒子与反冲核的动量大小相等， 方向相反 2、α粒子与反冲粒子的运动轨迹是外切圆
β粒子与反冲粒子的运动轨迹是内切圆
α衰变：原子核放出α粒子的衰变。
238 92
U Th He
234 90 4 2
通式表示：
M Z
X
M 4 Z 2
Y He
4 2
β衰变：原子核放出β粒子的衰变。
234 90 0 Th234 Pa 91 1 e
通式表示：
M Z
X Y e
天然放射性现象
天然放射性现象的发现：
科学家【贝可勒尔】——磷光（铀盐）使底片感光 实验方法：
取含铀矿石，下面放一张用黑纸严密包着的照相底片
实验原理：
含铀矿石经太阳光照射后 发出荧光 1、 如果底片“安然无恙”,那就表明没有 X 射线放出； 2、如果底片感 光了,那就说明经太阳光照射的含铀矿石也
能发出 X 射线.
1、元素的放射性与形态无关（单质或化合物，一样）
2、放射性物质的原子核可以放出射线多种射线
3、伦琴（X射线）+汤姆孙（电子）+贝可勒尔（天 然放射性）=“19世纪末三大发现”
检测射线的仪器
1、云室 2、盖革—米勒计数器 3、气泡室 4、半导体探测器
放射性的利于弊
利——【应用】 1、利用放出的射线
天然放射性现象
• 原子核自发地放出射线的现象叫做天然放射性现象。 物质能自发放出射线的性质——放射性； 具有放射性的元素——放射性元素。
放射性元素是普遍存在的 <结合元素周期表>
问题：放射性元素中放出的射线是什么呢？
三种射线
正/负 组成 贯穿 电离
电
能线
【小知识】
没有受到阳光照射, 那么,是谁使底 片感光的呢?
结论： 铀盐会发射射线； 这种射线并非X射线,只 是具有一些与X射线相似 的性质.
天然放射性现象被发现了. ——原子核自发地放出射
线的现象（铀就是人类 找到的第一种放射性 物 质. ）
科学界为了表彰他的杰出贡 献,将放射性物质的射线定名 为“贝克勒尔射线”.
2、以放射性同位素标记示踪原子
弊——【防范】
做法：粘上放射 性物质，用肥皂 和大量清水进行 清洗 寻求医治 利用对射线的屏 蔽作用
天然放射现象
人们认识原子核的 结构就是从天然放 射性开始的。
一、天然放射现象
1896年，法国物理学家贝克 勒尔发现，铀和含铀的矿物能够 发出看不见的射线，这种射线可 以穿透黑纸使照相底片感光，物 质发射射线的性质称为放射性 具有发射性的元素称为放射性 元素．元素这种自发的放出射线 的现象叫做天然放射现象．
窗口
阴极
阳极
粒子
接放大 器
盖革－弥勒计数器
放射性的应用 有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素． 有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素． 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 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．
天然放射性元素的原子核发出的射线 可使照相底片感光
照相底片
射 线
铅盒
放 射 源
天然放射现象
放射性不是少数几种元素才有的，研 究发现，原子序数大于等于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．
放大了1000倍的铀矿石
二、射线到底是什么
• 在放射性现象中放出的射线是什么东西 呢？ • 它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的 性质以外，还有些什么性质呢？ 性质以外，还有些什么性质呢？ • 这些射线带不带电呢？ 这些射线带不带电呢？
探测射线的方法 在，这些现象主要是： 虽然放射线看不见，但是我们可以根据一些现象来探知放射线的存
1、使气体电离
2、使照相底片感光
3、使荧光物质产生荧光
威耳孙云室 观察威耳孙云室的结构，研究射线在云室中的径迹：
威耳孙云室 观察威耳孙云室的结构，研究射线在云室中的径迹：
《天然放射现象》课件
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
天然放射现象的未来发 展
核聚变与核裂变的研究
核聚变
核聚变是一种模拟太阳内部反应的过程，通过高温高压条件 使轻元素聚变成重元素，释放巨大能量。研究核聚变有助于 解决能源危机，但技术难度大，需要国际合作。
核裂变
核裂变是重元素在一定条件下分裂成两个较轻的元素，同时 释放能量。研究核裂变可以应用于核能发电和武器制造，但 存在放射性废料处理和安全问题。
其他科学家的进一步研究
随后，其他科学家如居里夫妇等对天然放射现象进行了深入的研究，并发现了 其他放射性元素。
天然放射现象的种类
01
02
03
α射线
带2个单位正电荷和4个单 位质量的氦原子核，电离 本领最大，但穿透能力最 弱。
β射线
带负电荷的电子流，来源 于原子核内部，穿透能力 较强，电离本领较弱。
γ射线
宇宙射线与地球的相互作用
宇宙射线是一种高能射线，主要来自 宇宙空间，包括质子、电子和光子等 。
这些次级放射性粒子或射线也可以对 地球表面的天然放射性产生一定的影 响。
当宇宙射线与地球的大气层相互作用 时，可以产生次级放射性粒子或射线 ，如X射线和γ射线。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
这些放射性元素广泛存在于地 壳中，特别是在某些岩石、矿 物和土壤中。
地球的内部结构与放射性
地球的内部结构对天然放射性的产生和分布有重要影响。
地球内部的温度和压力条件可以促使放射性元素的衰变，从而释放出放射性粒子或 射线。
地球内部的放射性元素可以随着火山喷发、地热活动等地质过程被带到地表，或者 通过地下水、气体等传播到地表。
天然放射现象名词解释
天然放射现象名词解释
天然放射现象是指自然界中存在的放射性物质,在不受人为干预的情况下,自行发射出辐射的过程。
这种辐射可以来自于物质内部的原子核,也可以来自于物质与物质的接触过程中。
天然放射现象在科学研究中有着广泛的应用。
例如,在医学领域中,可以通过检测人体内的放射性物质来了解其健康状况;在地质学中,可以通过检测天然放射性物质来了解地质构造和矿产资源的情况;在环境保护中,可以通过监测天然放射现象来了解环境中放射性物质的分布和变化。
除了科学研究外,天然放射现象也有着广泛的应用于日常生活中。
例如,在核能领域中,可以通过利用天然放射现象产生的能量来制造核能反应堆;在医学影像学中,可以通过检测放射性物质发出的辐射来制作CT扫描和MRI等成像技术。
尽管天然放射现象在科学研究和应用领域都有着重要的价值,但也存在着一些挑战和问题。
例如,天然放射现象的探测和测量难度较高,需要使用特殊的设备和技术;此外,由于天然放射现象产生的辐射具有一定的放射性,对人类和环境的影响也较大,需要采取相应的环境保护措施。
因此,对天然放射现象进行深入的研究和了解,有助于更好地认识自然界,推动科学技术的发展,同时也需要采取有效措施来保护人类和环境的安全。
6第六节：天然放射现象
第六节天然放射现象白景曦（西北师范大学第一附属中学甘肃兰州 730070）摘要自然界存在的物质能够自发的放出射线，这种性质称为放射性；具有放射性的元素称为放射性元素。
放射性元素的原子核能够放出α粒子、β粒子和γ粒子而变成新的原子核，这种现象称为衰变。
衰变遵循的规律是：质量数守恒和电荷数守恒。
发生衰变的缘故是原子核本身的性质决定的；衰变的快慢用半衰期来描述，半衰期由核内部本身的因素决定，与压力、温度和其他元素的化合无关。
放射性的应用要紧有：利用放射性同位素放出的射线；利用放射性元素做示踪原子。
放射性的防护方法要紧有：加厚的爱惜层。
关键词：天然放射现象衰变放射性的应用与防护教学设计：引言温习：1.原子核由什么组成？什么是核子？什么是核力？2.原子核的表示方式什么？质量数、质子数、中子数之间有什么关系？核电荷数、质子数、原子序数、核外电子数之间有什么关系？引入：通过上节课的学习咱们明白原子核有复杂的结构，原子核能发生转变吗？若是能发生转变，转变的规律有哪些？本节课咱们就来学习天然放射现象。
新课教学：一、天然放射现象1．天然放射现象1896年法国物物理学家贝克勒尔，在实验室无心把磷光物质放在包有黑纸的照相底片上，后来在利用这包照相底片时，发觉照相底片已经感光，这必然是某种穿透能力很强的射线穿透黑纸式照相底片感光——思维敏捷的贝克勒尔抓住这一意外“事件”进一步探讨，发觉了放射现象。
揭开了探讨原子核结构的序幕。
皮埃尔·居里和玛丽·居里夫人在贝克勒尔的建议下，对铀和铀的各类矿石进行了深切研究，发觉了放射性极强的新元素：其中一种为了纪念她的祖国——波兰，而命名为钋（Po）；另一种命名为镭（Ra）。
物质发射射线的性质称为放射性；具有放射性的元素称为放射性元素；物质自发地放射出射线的现象，叫做天然放射现象；研究发觉，原子序数大于83的所有元素都能自发的放出射线；原子序数小于83的有些元素，也具有放射性。
天然放射现象
一、天然放射现象 1. 放射性和放射性元素 2. 天然放射性现象 二、射线到底是什么 三种射线：α 射线、β 射线、γ 射线 三、质子和中子的发现 四、原子核的组成 核电荷数 = 质子数 = 元素的原子序数 = 荷外电子数 质量数 = 核子数 = 质子数 + 中子数
（1）定义：具有相同质子数而中子
数不同的原子，在元素周期表 中处于同一位置，因而互称同位素。
zAX
（2）性质：原子核的质子数决定了核外电子数目，也决
定了电子在核外的分布情况，进而决定了这种元素的
化学性质，因而同种元素的同位素具有相同的化学性 质。
列举一些元素的同位素？
11H (氢 ) 12H (重 氢 ) 13H (氚 )
N＝A－Z＝226－88＝138。 (2) 镭核所带电量
Q ＝ Ze ＝ 88×1.6×10－19 C ＝ 1.41×10－17 C。 (3) 核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为 88。 (4) 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹 力，故有
qvB ＝ mv2/r r ＝ mv/qB 两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故
例1. 如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一 个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)，调整电 场强度 E 和磁感应强度 B 的大小，使得在 MN 上只有两个
点受到射线照射。下列判断是正确的是 ( C )
A. 射到 b 点的一定是 α 射线 B. 射到 b 点的一定是 β 射线 C. 射到 b 点的一定是 α 射线或 β 射线 D. 射到 b 点的一定是 γ 射线
(3) 质量数( A )：原子核的质量等于质子和中子的质量和，所以原 子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个整数， 叫质量数。
天然放射现象
放射性的特点、本质、意义
1、特点：放射性与元素存在的状态无关 ， 元素的放射性与它以单质或化合物的形式存
在无关，且天然放射现象不受任何物理变化、 化学变化的影响， 2、本质：元素的放射是稳定的 ，是由元素的 原子核决定的，射线是从元素的原子核中放出 的。 3、意义：放射现象说明了原子核是具有结构 的．
半衰期
1、定义 :放射性元素的原子核有半数发生衰变所需 的时间 ,叫放射性元素的半衰期。用符号 τ表示
2、衰变规律 ：m0:放射性元素的原有质量； m：经 过n个半衰期的时间后剩余的放射性元素的质量， 则有
m?
?? ?
1 2
n
? ? ?
m0或
m m0
?
?
1
n
?
??
?2?
n余
?
n原
(
1 2
t
)?
m余
利用 磁场 鉴定
×
α×
× ×
× × × ×
×γ×
× ×
× × ××
× × × β×
××× ×
利用 电场 鉴定
三
种
射
线
的
本
质
电场
磁场
三种射线的本质和特性比较
射线种类 组成
速度 贯穿本领
电离作用
? 射线
? 射线
? 射线
? 粒子是 约 1 C
氦原子核
4 2
He
10
? 粒子是高
速电子流?10e
波长很 短的电磁波
1、两种衰变：α衰变、β衰变
例：α衰变：
U 238
92
?
23940Th? 24He
β衰变：
23940Th? 29314Pa ? ?10e
天然放射性
天然放射性
天然放射现象：某种物质自发地放射出 看不出的射线的现象。 原子核的衰变：某种元素的原子核的自 发地放出射线粒子后，转变成新的元素 的原子成 电 质量 量 氦核 +2 4 射出 电离 贯穿 速度 能力 能力 0.1c 最强 最弱
β
电子 -1 0.0005 0.9c 较强 较强 ≈0 光子 0 0 c 最弱 最强
γ
衰变规律： 质量数守恒 电荷数守恒 动量守恒
能量守恒
α衰变： β衰变： γ衰变：
M Z
M Z
X → He+
4 2
M −4 Z −2
Y
X → e+
0 −1
M Z +1
Y
M Z
M Z
X* → γ + X
γ衰变是原子核受激发产生的，一般是伴随 α衰变或β衰变进行的，即衰变模式是： α+ γ ， β+ γ，没有α+ β+ γ这种 模式。
半衰期：放射性原子核衰变一半所用时间。 说明：某种原子核 的半衰期与物理环境和 化学环境无关，是核素自身的性质的反映。
6、天然放射现象(上课)
238 92
U Th He
234 90 4 2
234 90
Th Pa e
234 91 0 1
衰变分类 原子核的衰变分两种：α、β衰变。
α、β衰变过程中往往伴随着γ射线。
• 强调：不可能有单独的γ衰变！ 常见粒子符号 0 电子 -1 1 质子 1 1 中子 0
e
H n
0 β粒子 -1 2 氘 1 4 a粒子 2 e
e
H
3 氚 1
H
H
原子核放出α粒子的衰变叫做α衰变：
M Z
X
1 1
M 4 Z 2
Y He
4 2
4 2
机理： 两个中子和两个质子结合成一个氦核。
2 n 2 H He
1 0
原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变：
M Z
X Y e
M Z 1 0 1
机理： 一个中子转变为一个质子
1 0
n H e
1 1 0 1
典型例题——有关衰变和核反应方程式 例题1： 238 U 衰变成 206 Pb 的过程中
92 82
A、经过8次α衰变，6次β衰变 B、中子数减少22个 C、质子数减少16个 D、有6个中子失去电子转化为质子
解：设经过x次衰变，y次衰变
238 92
U Pb x He y e
意义：三种射线来自于原子核，说明了原子核也 具有复杂的结构
三种射线特点： 贯穿能力与速度有关. 电离能力与电量有关. 贯穿能力 弱 电离能力
成分
速度
射线 氦原子核
1/10光速 接近光速
很强
射线
高速电子流
较强
较弱
高能量电 磁波
天然放射的原理
天然放射的原理天然放射是指某些原子核在特定条件下自发地发出射线的现象。
这种射线包括α射线、β射线和γ射线，它们具有高能量、穿透力强和能够离开放射性物质的特点。
天然放射延伸到地壳中，也会触发地球内部的放射性衰变。
天然放射的原理可归结为放射性衰变。
放射性元素具有不稳定的原子核，它们内部的中子和质子的数目的比例不平衡，因此，它们会在某个时间间隔内转变为其他元素。
这个转变过程中，放射性元素会放出射线。
放射性衰变可以分为三种类型：α衰变、β衰变和γ衰变。
其中，α衰变是指放射性元素释放出α粒子（由两个质子和两个中子组成的带有双正电荷的粒子）。
α粒子的质量较大，带电量也比较大，因此它们的穿透力较小，在空气中很快会失去能量。
β衰变则是指放射性元素释放出β粒子（由电子或正电子组成的高速带电粒子）。
β粒子的能量较高，穿透力较大，可以穿透人体组织。
γ衰变是指放射性元素释放出γ射线（高能量电磁波），γ射线的穿透力最大，能够穿透人体和物质。
放射性元素发生衰变的速率是由其半衰期决定的。
半衰期是指在一个给定时期内，放射性物质衰变一半所需要的时间。
不同放射性元素具有不同的半衰期，可以从几微秒到几十亿年不等。
例如，铀-238的半衰期约为45亿年，铀-235的半衰期约为7.04亿年，钾-40的半衰期约为13亿年。
天然放射广泛存在于地球的岩石、土壤和空气中。
这是因为地球内部含有许多放射性元素，如铀、钍和钾。
这些元素分布在地壳的不同层中，其辐射会通过土壤和岩石向外传播。
同时，宇宙射线也会与大气中的稀有气体发生核反应，产生较高能量的粒子和电磁辐射。
对人类来说，长期暴露在天然放射下可能对健康造成影响。
射线对人体细胞的DNA和其他生物大分子造成直接损伤，导致基因突变、细胞损伤、组织损伤和癌症等疾病的风险增加。
此外，放射线还可能对生殖系统和免疫系统产生负面影响。
为了减少人类对天然放射的暴露，需要采取一系列措施，如建立防护屏障、使用防护设备、限制居住在放射性高区域等。
高三物理上学期天然放射现象
作为“时钟”，来测量漫长的时间，这叫做放射性同 位素鉴年法．
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高 中 物 理
完
中学物理在线制作 高中物理
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原子核衰变时电荷数和质量数都守恒
U238在 衰变时产生的钍234也具有放射性，放
出 离子后变为（镤）Th234，上述的过程可以用下
面的衰变方程表示：
U 238
92
234 90
Th
＋
4 2
He
234 90
Th
234 91
Pa
＋
0 -1
e
高
中
衰变、半衰期
物
理
放射性同位素衰变的快慢有一定的规律，其原子 核半数发生衰变所需的时间，叫做元素的半衰期．
高 中 物 理
天然放射现象
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高
中
物
人们通过什么现象或实验发现原子核是
理 由更小的微粒构成的？
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人们认识原子 核的结构就是 从天然放射性 开始的。
高 中 物 理
1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的 矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使 照相底片感光，物质发射射线的性质称为放射性．具有 发射性的元素称为放射性元素．元素这种自发的放出射 线的现象叫做天然放射现象．
素，有的也具有放射性．
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放大了1000倍的铀矿石
高
中
天然放射现象
物
理
反射型物质发出的射线有三种：
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天然放射现象
理
物
中
高
—http://射现象
物
理 阅读课文填写表格：
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高
中
天然放射性元素的原子核发出的射线
《天然放射现象》课件
例3. 钍232经过6次 α 衰变和4次 β 衰变后变成一种稳定的元素.这
种元素是 P b82 ,它的质量数 是 208 ,原子序数是 82 .
天然放射性元素的原子核发出 的射线可使照相底片感光
照相底片
铅盒
射 线
放射源
1.天然放射现象 放射性不是少数
几种元素才有的，
研究发现，原子序
数大于82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 放大了1000倍 的也具有放射性． 的铀矿石
天然放射现象 放射性物质发出的射线有三种：
③.可使基因突变,可以保存食物,可以抑 制农作物害虫的生长,可以治疗癌症……
(2). 作为示踪原子
①. 研究农作物对磷肥的吸收 情况 ②. 诊断甲状腺的器质性和功 能性疾病
③. 研究 生物大分子的结构及 其功能
人造放射性同位素和天然放 射性物质的比较;
放射强度 制作难度 半衰期 废料处理
人造 易控制 按需所制 短
易
天然 难控制 不能
长
难
பைடு நூலகம் 放射性污染
①. 核武器 ②. 核泄漏
③. 放疗过量,矿石中的放射性物 质对人体的危害
放射性防护
厚水泥层,厚重金属箱,远 离放射源
例1 关于天然放射现象，下列说法
正确的是:
( BC )
A 是玛丽*居里夫妇发现的
B 首先说明了原子核不是单一的
粒子
C γ 射线必须伴随着α或β射线而
半衰期由放射性元素的原子核内部 本身的因素决定，跟原子所处的物理 状态(如压强、温度等)或化学状态(如 单质、化合物)无关。
半衰期是统计规律，针对大 量原子核，对有限数量的原子核 无意义。
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第六节天然放射现象白景曦（西北师范大学第一附属中学甘肃兰州730070 ）摘要自然界存在的物质能够自发的放出射线，这种性质称为放射性；具有放射性的元素称 为放射性元素。
放射性元素的原子核能够放出:粒子、1粒子和 粒子而变成新的原子核,这种现象称为衰变。
衰变遵循的规律是：质量数守恒和电荷数守恒。
发生衰变的原因是原 子核本身的性质决定的；衰变的快慢用半衰期来描述，半衰期由核内部本身的因素决定， 与压力、温度和其他元素的化合无关。
放射性的应用主要有：禾U 用放射性同位素放出的射 线；利用放射性元素做示踪原子。
放射性的防护措施主要有：加厚的保护层。
关键词：天然放射现象 衰变放射性的应用与防护教学设计：引言复习：天然放射现象天然放射现象衰变Lib朋放射现象-放射件的脱.发生衰变的原因什么是T ：衰期 公式决定半•衰期的因素应用射线、［应用〒時庐¥q 放射性的应用与防护= 小什么是■^变氐变的规悴厂、I 亠”一“”...一 ---- 电荷数吁恒1•原子核由什么组成？什么是核子？什么是核力？2•原子核的表示方法什么？质量数、质子数、中子数之间有什么关系？核电荷数、质子数、原子序数、核外电子数之间有什么关系？引入：通过上节课的学习我们知道原子核有复杂的结构，原子核能发生变化吗？如果能发生变化，变化的规律有哪些？本节课我们就来学习天然放射现象。
新课教学：一、天然放射现象1•天然放射现象1896年法国物物理学家贝克勒尔，在实验室无意把磷光物质放在包有黑纸的照相底片上，后来在使用这包照相底片时，发现照相底片已经感光，这一定是某种穿透能力很强的射线穿透黑纸式照相底片感光一一思维敏捷的贝克勒尔抓住这一意外“事件”进一步探讨，发现了放射现象。
揭开了探索原子核结构的序幕。
皮埃尔•居里和玛丽•居里夫人在贝克勒尔的建议下，对铀和铀的各种矿石进行了深入研究，发现了放射性极强的新元素：其中一种为了纪念她的祖国一一波兰，而命名为钋（Po）;另一种命名为镭（Ra）。
物质发射射线的性质称为放射性；具有放射性的元素称为放射性元素；物质自发地放射出射线的现象，叫做天然放射现象；研究发现，原子序数大于83的所有元素都能自发的放出射线；原子序数小于83的有些元素，也具有放射性。
2•放射线的研究阅读课文P64、P67，并回答：研究三种射线的方法、三种射线的组成、性质。
小结:(1)研究三种射线的方法：利用电场和磁场、乳胶照相、威尔逊云室、气泡室、盖革一弥勒计数器等。
(1)原子放出a射线或B射线后，就变成另一种元素的原子核一一发生了核反应，说明原子核还有其内部结构；通常丫射线是伴随着a射线或3射线放出的。
a射线或3射线不一定同时放出。
(2)放射性与元素存在的状态无关。
如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响。
放射性反映的是元素原子核的特性。
二、衰变研究表明，原子序数大于83的所有元素都能自发的放出射线，而变成另一种元素的原子核，这种现象叫衰变。
1概念：原子核由于放射出某种粒子而转变为新核的变化，叫做原子核的衰变。
在衰变中电荷数和质量数都守恒。
2.a衰变和B衰变原子核放出a粒子的衰变叫作a衰变；原子核放出3粒子的衰变叫作3衰变。
丫射线是伴随着a衰变或3衰变而产生的能量很高的电磁波。
3•核衰变方程某种放射性元素的原子核衰变时，放出的是a射线还是3射线，要通过实验观察来确定，而衰变过程可用核反应方程表示出来。
女口，铀238核放出一个a粒子后，变成新核钍234核，这种衰变叫a衰变，这个过程可用下面的核反应方程表示出来：238 234 492U" 90Th 2 He又如：钍234核具有放射性，它放射出一个3粒子，变成新核鏷234,这种衰变叫3 衰变。
这个过程可用下面的核反应方程表示出来：234 234 09°Th 91Th-1e小结：(1)写核反应方程的基本原则：以事实为依据；质量数守恒、电荷数守恒。
(2)a衰变方程和3衰变方程书写通式：Z A X> A：Y 2He:x > ZA Y °e思考：原子核内没有电子，在3衰变中射出的电子从何而来呢？3衰变发射出来的电子，是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子后，把产生的电子发射出来，这就是 B 衰变。
1 •概念：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，叫半衰期。
女口，氡222经过a 衰变变为钋218，如果隔一段时间测量一次剩余氡的数量就会发现,大约每经过3.8天，就有一半的氡发生了衰变。
2.公式1上 N 二 N o?其中N o 为放射性元素原子核样品总数目，N 为经时间t 剩余的放射性元素的原子核数目，T 为该放射性元素的半衰期。
1 -M ^M o (-)其中M o 为放射性元素原子核样品总质量，M 为经时间t 剩余的放射性元素原子核的质量，T 为该放射性元素的半衰期。
3•说明(1) 半衰期表示放射性元素衰变的快慢，由核本身的因素决定，与核所处的物理和 化学状态无关。
(2) 半衰期是对放射性元素的大量的原子核的统计结果，对只有少量原子核或几个 原子核不适用。
(3) 不同的放射性元素的半衰期不同，甚至差别非常大。
三、半衰期放射性元素衰变有一个重要规律：即，放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间 对某种元素的原子核来说是一 定的，这个时间较半衰期。
1/2原样品量经一个半衰期的剩余量 1/4经两个半衰期的剩余量 _1/8.经三个半衰期的剩余量女口，氡222衰变为钋218的半衰期是3.8天；镭226衰变为氡222的半衰期是1620 年；鈿238衰变为钍234的半衰期长达4.5 X 109年。
四、放射性的应用和防止贝可勒尔为了试验放射线的性质，用试管装入含铀的矿物插在上衣口袋中被射线灼伤；居里夫人也因为长期从事放射性物质的寻找和放射线的研究工作，而导致身体虚弱过早的逝世。
据说，早期核物理学家多死于白血病（放射病）。
但是，现在放射线在工农业生产、医疗卫生等方面都有重要的应用。
（一）学生阅读P69，回答下列问题：1.什么是放射性同位素？为什么生产和科研中采用人造而非天然放射性物质？2.a氏丫三种放射线对物质的作用各自有何突出特点？3•利用实例分别介绍三种放射线的应用并简要说明应用原理（或依据）。
4.什么是示踪原子，怎样理解示踪原子的作用？5.什么是放射性污染及放射性污染有什么可怕后果？6.哪些事件或事物会导致放射性污染？并请举出实例。
7.对放射性物质有哪些有效的防护措施？（二）组织课堂进行讨论和陈述1•放射性同位素有些元素的同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
人工放射性的优点：半衰期短；放射性材料的放射强度容易控制等等。
解释：第一，人造放射性同位素可以通过核反应获得，下一节将学习“核反应”；第二，虽然放射性元素衰变的快慢由核内部因素决定，但可以控制材料中放射性同位素的含量。
）2•放射线的应用射线探伤仪可检查金属内部的损伤。
其物理依据是射线有很强的惯穿本领。
解释：在“探伤”这个问题上，我们可能联想到“X射线探伤”和“超声波探伤”丫射线的穿透能力比X射线穿透能力更强，而且X射线不是原子核的放射线，其设备复杂庞大不易于室外应用，所以在探伤这方面的许多场合，现在多用丫射线探伤仪。
丫射线和X射线都是电磁波，而超声波则是机械波，在金属和许多物质中衰减很小，穿透能力甚至可达数米，探伤手段和前两者不同，所以超声波与丫射线应用场合不同。
a射线带电量和能量大，可使放射源周围的空气电离，变成导电气体从而消除静电积累。
应用时，可将a射线源安装在机器运转中会产生静电的适当部位。
放射线能引起生物体内DNA的突变。
这种作用可以应用在放射线育种、放射线灭害虫、放射作用保存食品以及医学上的“放疗”等等。
解释：放射线照射害虫会导致害虫不育，从而减少害虫数量，最终消灭害虫。
教材图22—10说明的是是放射线的作用抑制了马铃薯发芽生长。
而另外一种保存食品的原理是利用放射线可以杀死微生物的功能。
在医学上除了“放疗”外，“丫刀”治疗肿瘤上将其“烧死”。
把放射性同位素通过物理或化学反应的方式掺到其它物质中，然后用探测仪器进行追踪，以了解这些物质的运动、迁移情况。
这种使物质带有“放射性标记”的放射性同位素就是示踪原子。
解释：示踪原子的获得可用物理方法和化学方法。
化学方法的原理是同位素具有相同的化学性质。
在制造化合物时用适量的放射性同位素取代非放射性同位素，以后便可通过仪器探测跟踪该元素的“去向”。
示踪原子应用补充：除了课文中所讲用于农业科学和医学研究外，在工业中可以用以测定输油管中的流速，测定油管的漏油情况等；在生命科学中可用于环境监测，比如用示踪原子“跟踪”污水对海洋的污染，以便提供防治污染的原始资料和依据。
3 •放射线的危害及防止危害：过量的放射线对人体内DNA作用使之发生突变，造成对人体的伤害。
科研或生产中使用的放射源物质丢失、遗落，核爆炸、核电站泄露等都会导致放射性污染。
防止：不让射线辐射到空间。
核电站的反应堆外用厚厚的水泥包裹，防止射线外泄;正在使用的放射源放在很厚的重金属（如铅）盒（箱）内；在使用过程中，要用中金属板挡住不需要射线的地方。
生活中要尽量远离放射源。
巩固练习:1 •天然放射性元素290Th （钍）经过一系列a衰变和B衰变之后，变成208Pb（铅）。
F列论断中正确的是（）A .铅核比钍核少24个中子B .铅核比钍核少8个质子C.衰变过程中共有4次a衰变和8次B衰变D .衰变过程中共有6次a衰变和4次B衰变解析：由和反应中质量数守恒电荷数守恒、且原子核的质量数等于其中子数和质子数之和得：铅核比钍核少8个质子，少16个中子。
设：发生了n次a衰变m次B衰变，则衰变方程可写为：232 208 4 0Th —；82 Pb n 2He m^e 90每发生一次a衰变，质量数减少4,电荷数减少2;每发生一次B衰变，质量数减不变，电荷增加1。
则有：‘90 = 82 + 2n - m232 二206 4n解得：n=6 , m=4。
选：B、D2.若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A和B,经过20天后，剩下的质量之比m A:m B=（）A . 30:31B . 31:30 C. 1:2 D . 2:13.KTn_+ 7?,其中介子和n介子带负的基元电荷，n0「介子衰变的方程为：K_介子不带电。
一个K介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP，衰变后产生的n介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径R K-与R n之比为2 :1。
n介子的轨迹未画出。
由此可知n的动里大小与n的动量X X X X大小之比为（）K x \ X 丁X-BA. 1 : 1B. 1 : 2YX X fX XC. 1 : 3D. 1 : 6PX X X X4. 用哪种方法可以减缓放射性兀素的衰变（）A. 把该元素放在低温处B. 把该元素密封在很厚的铅盒里C. 把该兀素同其匕的稳疋兀素结合成化合物D. 上述方法均不可以5. 下列哪些应用是把放射性冋位素作为示踪原子（）A. 丫射线探伤仪B •利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管漏油情况C.利用钴60治疗肿瘤等疾病D •把含有放射性元素的肥料施给农作物，用以检测确定农作物吸收养分的规律结论本节课收获如下：1•知识：（1）天然放射现象；（2）衰变；（3）放射性的应用和防护。