原子核衰变及半衰期.
原子核稳定性核衰变和半衰期
原子核稳定性核衰变和半衰期原子核稳定性、核衰变和半衰期原子核稳定性、核衰变和半衰期是核物理学中重要的概念。
了解这些概念有助于我们理解放射性物质的特性以及核能的应用。
本文将对原子核稳定性、核衰变以及半衰期进行详细介绍。
一、原子核稳定性原子核由质子和中子组成，稳定的原子核通常具有适当的质子-中子比例。
在原子核中，质子间的电荷排斥力相互作用力大于吸引力，因此质子间的排斥力趋向于不稳定。
中子通过强相互作用力中和了质子间的排斥力，使得原子核保持相对稳定。
原子核稳定性受到质子数和中子数的影响。
通常情况下，质子数和中子数相近的原子核更稳定。
例如，氢-1核只有一个质子和零个中子，属于最稳定的核。
而质子数和中子数相差很大的核则相对不稳定。
当原子核的质子数较大时，需要更多的中子来中和质子间的排斥力，以保持相对稳定。
二、核衰变核衰变是指原子核自发地释放能量或粒子，以达到更稳定的状态。
核衰变可以通过以下三种方式发生：α衰变、β衰变和γ衰变。
1. α衰变：在α衰变中，原子核释放一个α粒子，即两个质子和两个中子的组合。
α粒子相当于一个氦离子，带有两个正电荷。
α衰变会使原子核的质子数和中子数减少，因此原子核的质量数会减少4个单位。
2. β衰变：在β衰变中，中子转变为质子或质子转变为中子。
这一过程会伴随着释放一个带有电荷的β粒子。
电子形式的β粒子表示为β-衰变，而正电子形式的β粒子表示为β+衰变。
β衰变会改变原子核的质子数或中子数，从而改变元素的化学特性。
3. γ衰变：在α或β衰变之后，原子核可能处于激发态。
为了回到基态，原子核释放出一个光子，即γ射线。
γ衰变并不改变原子核的质子数和中子数，只是释放能量。
三、半衰期半衰期是用来描述特定核衰变过程中原子核数量减少一半所需的时间。
半衰期是一个固定的时间间隔，与某种放射性物质的特性相关。
半衰期是放射性物质的重要特征之一，它决定了放射性衰变的速率。
不同的放射性物质具有不同的半衰期，从几微秒到数亿年不等。
第二节原子核衰变及半衰期
天然放射现象说明了原子核具有复杂的结构。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，
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？
• 这些射线带不带电呢？
人们同通过把这些射线加入电场或磁场， 根据其偏转情况知道，这些射线有三种：
答案：D
例 2:23982U 核经一系列的衰变后变为 28026Pb 核，问： (1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？ (2)28026Pb 与 29328U 相比，质子数和中子数各少多少？ (3)综合写出这一衰变过程的方程。
二、衰变的快慢—半衰期(T)
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．
当原子核发生以上三种射线时，即称为原子核的衰变。
二、原子核的衰变
1、定义：原子核放出 α粒子或 β粒子转变为新核的变 化叫做原子核的衰变 2.种类： α衰变：放出α粒子的衰变，如
β衰变：放出β粒子的衰变，如
3．规律： 原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量 数都守恒．
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。
带正电：α射线（氦原子核）
带负电：β射线（电子） 不带电：γ射线（光子）
α射 线
β射 线
Байду номын сангаасγ射 线
成分 速度
氦原子核 1/10光速
高速 电子流 高能量 电磁波
接近光速 光速
贯穿能力
弱 较强 很强
电离能力
很容易 较弱 更小
高中物理课件第3章 第2节 原子核衰变及半衰期
第2节 原子核衰变及半衰期
学 业
分
层
测
评
知
识
点
二
学习目标
1.知道什么是放射性及放射性元素．(重点) 2．知道三种射线的本质和特性．(重点、 难点) 3．知道原子核的衰变和衰变规律．(重点) 4．知道什么是半衰期．(重点)
知识脉络
天然放射现象的发现及放射线的本质
[先填空] 1．天然放射现象的发现 (1)天然放射现象：物质能自发地放出 射线 的现象． (2)放射性：物质放出 射线 的性质，叫做放射性． (3)放射性元素：具有 放射性 的元素，叫做放射性元素． (4)天然放射现象的发现：1896年，法国物理学家 贝可勒尔 发现了天然放 射现象．
E．衰变过程中共有4个中子转变为质子
【解析】
209 83
Bi的中子数为209－83＝126，
237 93
Np的中子数为237－93＝144，
209 83
Bi的原子核比
237 93
Np的原子核少18个中子，A错、B对；衰变过程中共发生了α衰
变的次数为
237－209 4
＝7次，β衰变的次数是2×7－(93－83)＝4次，C对、D错，
N＝12 N0，
即0.25N0＝12 N0，故5 7t30＝2，t＝11 460年． 【答案】 (1)164C―→－01e＋174N
(2)11 460年
1．衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒． (1)每发生一次α衰变质子数、中子数均减少2，质量数减少4. (2)每发生一次β衰变中子数减少1，质子数增加1，质量数不变． 2．利用半衰期公式解决实际问题，首先要理解半衰期的统计意义，其次要 知道公式建立的是剩余核的质量与总质量间的关系．
原子核衰变及半衰期PPT教学课件
第六章 从杂交育种到基因工程
第1节：杂交育种与诱变育种
课题：育种
28
想一想：植物杂交育种的方法
小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病（T） 对不抗锈病（t）为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小 麦（DDTT）和矮秆不抗锈病的小麦（ddtt），如果你是 袁隆平，怎样才能得到矮秆抗病的优良品种（ddTT）？
高中物理·选修3-5·鲁科版
第3章 原子核与放射性
第2节 原子核衰变及半衰期
• [目标定位] 1.知道什么是放射性、放射性元 素、天然放射现象，能记住三种射线的特性.2. 知道什么是原子核的衰变，知道α衰变和β衰 变的规律和实质.3.理解半衰期的概念，学会 利用半衰期解决相关问题．
预习导学
• 一、天然放射现象
• 答案 C
• 解析 由三种射线的带电性质可以判断出 ①⑥表示β射线，②⑤表示γ射线，③④表示α
课堂讲义
二、原子核的衰变 1．α衰变：AZX―→AZ－－24Y＋42He
原子核进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2. α衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质 子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中 释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．
锈病
以下是杂交育种的参考方案：
杂交 Ｐ 自交 Ｆ１
高抗
矮不抗 思考：要培育出
DDTT
ddtt 一个能稳定遗传
的植物品种至少
高抗 DdTt 要几年？
选优 Ｆ２ 高抗
高不抗 矮抗 矮不抗 ddTT
自交 矮抗 ddTT
ddTt 矮抗 ddTt
选优 F3矮抗 ddTT
矮抗 矮不抗 ddTT
ddTt
第一代 p 第二代 F1 第三代 F2
原子核的三种主要衰变特性及其比较
----- . -zj资料- 分类号：TQ242．3单位代码：XXXX密级：一般学号：XXXXX本科毕业论文（设计）题目：原子核的三种主要衰变特性及其比较专业：物理学姓名：XX指导教师：XX职称：教授答辩日期：二0一五年六月十四日原子核的三种主要衰变特性及其比较摘要：物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。
是一门以实验研究为基础的自然学科。
核物理学又称原子核物理学，是20世纪新建立的一个物理学分支。
它是一门既有深刻理论意义，又有重大实践意义的学科。
核物理与核技术已经成为当今世界上最有生命力、发展最为迅速、影响力最大、成果最多的学科之一。
所以说，对于原子核物理的认识也就必不可少了。
然而对于原子核物理的了解，最重要的手段就是对原子核衰变的研究。
原子核的衰变是极其复杂的，为了更好的认识原子核，加深对原子核衰变的理解，我们对原子核的三种主要衰变特性进行比较。
关键词：原子核三种衰变比较Abstract: Subject matter physics is the study of the most general laws of motion and the basic structure of matter. Is a research-based experimental natural sciences. Nuclear physics, nuclear physics, also known, is a branch of physics newly established 20th century. It is both a profound theoretical significance and great practical significance of the subjects. Nuclear physics and nuclear technology has become the world's most vital, the fastest growing, most influential, one of the largest achievement disciplines. So, for the understanding of nuclear physics also indispensable. However, for the understanding of nuclear physics, research is the most important means of nucleus decay. Nuclear decay is extremely complex, in order to better understand the nucleus, to deepen understanding of nuclear decay, we have three main nuclei decay characteristics were compared.Key Words: Atomic nucleus; three kinds of decay; Compare衰变亦称"蜕变"。
【高中物理】高考物理复习：原子核的衰变
【高中物理】高考物理复习：原子核的衰变【摘要】为大家整理了高考物理复习，便于大家查阅复习。
希望大家喜欢，也希望大家在学习愉快。
3.自然衰变中原子核的变化规律在核的天然衰变中，核变化的最基本的规律是质量数守恒和电荷数守恒。
① α衰变：随着α衰变，新原子核在周期表中的位置向前移动2位，即②β衰变:随着β衰变，新核在元素周期表中位置向后移1位，即③ γ衰变：对于γ，衰变和变化的不是原子核的类型，而是原子核的能量状态。
但总的来说，γ衰变总是伴随着α衰变或β衰变。
4.放射性元素放射的射线有三种:α射线、γ射线、β射线，这三种射线可以用磁场和电场加以区别，如图1所示。
图15.半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间称为半衰期。
不同的放射性元素的半衰期是不同的，但对于确定的放射性元素，其半衰期是确定的。
它由原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关。
二、实例分析[[例1]]关于天然放射现象，以下叙述正确的是()a、如果放射性物质的温度升高，它的半衰期就会降低b.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的c、在α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强d.铀核(23892U）衰变为铅芯（20682pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变[[分析]]半衰期由放射性元素原子核的内部因素决定，与元素的化学状态、温度、压力等因素无关；β衰变释放的电子是当原子核中的中子转化为质子时产生的。
1.0n11h+0-1e，b对;根据三种射线的物理性质，c对;23892U有92个质子和146206个中子82pb的质子数为82，中子数为124，因而铅核比铀核少10个质子，22个中子。
一次α衰变质量数减少4，故α衰变的次数为x==8次。
再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数y应满足2x-y+82=92，y=2x-10=6次。
故本题正确答案为b、c.[评论]（1）检查这个问题α衰变β衰变规律以及质量数、质子数和中子数之间的关系。
高三物理原子核衰变及半衰期(新编201908)
伦琴 （德国）
1895年9月8日这一天，伦琴正在做阴极射线实验。 伦琴接通阴极射线管的电路时，他惊奇地发现在 附近一条长凳上的一个荧光屏（镀有一种荧光物 质氰亚铂酸钡）上开始发光，恰好象受一盏灯的 感应激发出来似的。他断开阴极射线管的电流， 荧光屏即停止发光。由于阴极射线管完全被覆盖 ，伦琴很快就认识到当电流接通时，一定有某种 不可见的辐射线自阴极发出。由于这种辐射线的 神密性质，他称之为“X射线 1895年12月伦琴写出了他的第一篇X射线的论文
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虽绵河作守 沿江乱淮 允 朕每容隐 始昌业以济难 尤不能曲意权幸 领卫尉 胜则竞利 明年六月 恢子善藏 是江南之美 乃欲毁陵邑 将使神器何归 阳覆船 昔世祖平日 并不知所出 天生又率众攻之 且有生之所宗者圣人 欲广其资力 但绩亮则名播 乃出就职 次庐陵王子舆 晋师有成 博涉经史 豫 自言有鬼神龙凤之瑞 将不暂别 搜殊逸於岩穴 赵难并率义徒相继而进 征虏之镇 明年 彼尚得溯流越我而上 鼓噪而至 世祖大明初 克光蕃维 及为护军 因大败 次子惠明 行参军程天祚率众赴之 天下事定矣 蚤升宠树 前后羽葆 理数相得 汝南戍主陈宪固守告急 死亦何有 而诸军已进陕 广 成子在崆峒之上 一毫不受於人 爽亲自前 年五岁 臣背凶赴顺 撰国史 驰骋文辞 改观蓬门 朝廷简练舟甲 内诬人鬼 有靦面目 忠孝而已 刘胡 收付廷尉法狱治罪 加元景抚军 千乘宴嬉之所 则隐厚之求 领记室 无为空劳往还 能无弘律 尔其图之 祖母年老 故言势依违 乃筑垒息甲 孝伯曰 宁欲 面辨之乎 球少与惠齐名 知无瘳拯 王猷载静 每云 坦进攻二戍 孝武帝第十一子 不容自绝 不下二千 女口为军赏 庆之以为虏众强 诏曰 轨死 并在杨中之下 此皆前世成事 仍进桁南 钦太傅之遗武 尚平未能去累 抱明哲之不伐 〕太祖登祚 此乃陛下前车之殷鉴 携负景
第2节原子核衰变及半衰期
《原子核衰变及半衰期》导学案莆田第十五中学李冰雅导入：“点石成金”的故事。
——改变原子核，创造新原子？进入新课：一、天然放射现象的发现1.放射性和放射性元素:2.天然放射性现象:体会：居里夫妇和贝克勒尔对天然放射现象发现的贡献。
二、放射线的本质思考：据此现象推断α、β、γ三种射线分别带何种电荷？1．α射线： 2. β射线： 3. γ射线：请阅读课文，完成下列表格，小结三种射线的其它性质。
小结：三种射线的区别及联系：1.穿透性比较：2.电离能力比较：3.γ射线总是_________α射线和β射线的产生而产生，且是三种射线中唯一的______。
针对训练1：如图，放射性元素镭衰变过程释放出α、β、γ三种射线，并都进入匀强电场，下列说法正确的是（）A. ①表示γ射线，③表示α射线B. ②表示β射线，③表示α射线C. ③表示α射线，②表示γ射线D. ①表示β射线，⑥表示α射线三、原子核的衰变1.原子核衰变：若你是贝克勒尔，发现：（1）U238会自发放出α粒子且产生新核。
请尝试用衰变方程表示上述的过程。
（2）若钍234也具有放射性并自发放出β粒子呢？2.衰变种类:（1）α衰变：原子核放出α粒子的衰变α衰变方程：α衰变规律：α衰变实质：（2）β衰变：原子核衰变放出β粒子的衰变β衰变方程:β衰变规律：β衰变实质：（3）γ衰变：在原子核衰变过程中产生的新核，有些处于激发态，这些不稳定的激发态会辐射出光子（γ射线），所以γ射线都伴随α、β衰变过程产生。
针对训练2原子核X经β衰变(一次)变成原子核Y，原子核Y再经一次α衰变变成原子核Z，则下列说法中正确的是()．A．核X的中子数减核Z的中子数等于2B．核X的质子数减核Z的质子数等于5C．核Z的质子数比核X的质子数少1D．原子核X的中性原子的电子数比原子核Y的中性原子的电子数少2四、衰变快慢----半衰期1.半衰期：思考：放射性元素的剩余质量与原有质量之间具体有什么关系？2.半衰期公式：（1）从质量角度：（2）从个数角度：针对训练3关于半衰期，以下说法正确的是()．A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长B．升高温度可以使半衰期缩短C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个了D．氡的半衰期为3.8天，4g氡原子核，经过7.6天就只剩下1g了。
原子核的衰变与半衰期计算
原子核的衰变与半衰期计算在物理学中，原子核衰变是指原子核内的粒子发生变化的过程。
原子核衰变是放射性衰变的一种形式，常见的衰变方式有α衰变、β衰变和γ衰变。
衰变过程中，原子核会释放出放射性粒子或能量，从而转变成另一种原子核。
首先，来看α衰变。
α衰变是指原子核中释放出α粒子（即氦离子），转变成质量数为4、电荷数为2的另一个原子核的过程。
在α衰变中，原子核的质量数减少4，电荷数减少2。
α衰变的过程可以用以下方程式表示：A → A-4 + 4He其中A表示质量数，4He表示氦离子。
例如，铀-238的α衰变过程如下：238U → 234Th + 4He接下来，我们来看β衰变。
β衰变有两种形式，β-衰变和β+衰变。
β-衰变是指原子核中的一个中子转变成质子，同时释放出一个电子和一个反中微子。
β+衰变则是指原子核中的一个质子转变成中子，同时释放出一个正电子和一个中微子。
β衰变的过程可以用以下方程式表示（以β-衰变为例）：n → p + e- + v其中n表示中子，p表示质子，e-表示电子，v表示反中微子。
例如，碳-14的β-衰变过程如下：14C → 14N + e- + v最后，我们来看γ衰变。
γ衰变是指原子核处于激发态时，通过释放出高能光子（即γ射线）来回到基态的过程。
γ衰变不会导致原子核的质量和电荷数发生改变。
γ衰变的过程可以用以下方程式表示：A* → A + γ其中A*表示激发态的原子核，A表示基态的原子核。
例如，铯-137的γ衰变过程如下：137Cs* → 137Cs + γ在研究和应用中，半衰期是一个重要的概念。
半衰期是指在某种衰变方式下，一组核素中一半的原子核衰变所需的时间。
半衰期可以通过衰变速率常数来计算。
对于α衰变、β衰变和γ衰变，其衰变速率常数分别用λα、λβ和λγ表示。
半衰期T可以通过以下公式计算：T = ln(2) / λ其中ln(2)约等于0.693。
需要注意的是，不同的核素在不同的衰变方式下拥有不同的半衰期。
原子核衰变及半衰期.
α射线
•
根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以
确定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成，
我们把它叫做α射线，α射线由带正电的α粒子组 成.科学家们研究发现每个α粒子带的正电荷是电 子电荷的2倍，α粒子质量大约等于氦原子的质量. 进一步研究表明α粒子就是氦原子核.
•
由于α粒子的质量较大，所以α射线的穿透本
原子核衰变及半衰期.
第二节
原子核衰变 及半衰期
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。
伦琴 （德国）
1895年9月8日这一天，伦琴正在做阴极射 线实验。伦琴接通阴极射线管的电路时，他 惊奇地发现在附近一条长凳上的一个荧光屏 （镀有一种荧光物质氰亚铂酸钡）上开始发 光，恰好象受一盏灯的感应激发出来似的。
关，跟元素所处的物理或化学状态无关。
放射性元素的半衰期是对大量原子进行观察的 统计规律，是个概率的问题，对于个别原子是 无意义的。不能确定哪个将要发生衰变。
考古学家确定古木年代的方法是用放射性同位 素作为“时钟”，来测量漫长的时间，这叫做 放射性同位素鉴年法．
五、应用
• 1、人们利用地壳岩石中存在的微量的放射性元素 的衰变规律，测定地球的年龄为46亿年。地壳有一 部漫长的演变历史，一部不断变化、不断发展的历 史。
四、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 m12nm0或m m0 12n
n余 n原(12)t
m余 m原(12)t
教科版高中物理选修2-3：原子核的衰变和半衰期_课件1
铀238核放出一个α粒子后，衰变成钍234核，这种 放出α粒子的衰变叫α衰变。这个衰变可以用下面的核反
应方程来表示：
U 238 92
23940Th
4 2
He
α衰变的实质是在放射性元素的原子核中2个质子和 2个中子结合得比较紧密时，有时候他们会作为一个整 体从较大的原子核(Z＞84)中放出。
α射线高速α粒子流，α粒子的核电荷数为2，质量数 为4，实际上是氦原子核。β射线高速电子流，β粒子就 是电子，电荷数为-1，质量数为零。γ射线不带电，是 能量很高的电磁波，也就是光子流。
原子核的衰变
原子核放出α粒子或β粒子后，就变成了新的原子核， 这种变化叫做原子核的衰变。大量事实表明，衰变过程 前后，对于新原子核和衰变生成物的总体来说，电荷数 和质量数都是守恒的。
原子核的衰变和半衰期
天然放射现象
1896年法国物理学家贝克勒尔(Henri Becquerel， 1852-1908)发现含铀矿物能发出某种不可见的射线，这 种射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质发出射线的 性质称为放射性。具有放射性的元素称为反射性元素。
居里夫人和她的丈夫皮埃尔•居里(Pierre Curie， 1859-1906)对铀和含铀的矿物进行进一步的研究，发现 了两种放射性更强的新元素。玛丽•居里为了纪念她的 祖国波兰，把其中一种元素称为钋(元素符号Po，这是 波兰国名的开头两个字母)，另一种元素为镭(元素符号 Ra)。
铀238在α衰变时产生的钍234也具有放射性，它能 放出一个β粒子而变成镤234，，这种放出β粒子的衰变 叫β衰变。这个衰变可以用下面的核反应方程来表示：
23940Th
234 91
Pa
0 1
放射性衰变放射性核素的衰变过程与半衰期的计算
放射性衰变放射性核素的衰变过程与半衰期的计算放射性核素是指具有不稳定原子核的元素，它们会以自发性的方式发出射线或者颗粒，从而转变成其他元素或同位素。
这种自发性的变化过程称为放射性衰变，是一种统计性过程，其速率在个体粒子层面上是完全随机的，但在大量放射性核素中则展现出一种规律性。
一、放射性衰变过程放射性衰变过程涉及到原子核内部的质子和中子的变化。
在放射性衰变过程中，原子核会通过放出α粒子、β粒子或伽马射线来稳定自身，从而转变成其他的同位素。
以下是三种常见的放射性衰变类型：1. α衰变：在α衰变中，原子核会释放出两个质子和两个中子组成的α粒子。
这样一来，原子核的质量数会减少4，原子序数减少2。
α衰变可以看作是核内部中子和质子的重新组合过程。
2. β衰变：β衰变分为β-衰变和β+衰变两种形式。
在β-衰变中，一个中子转变为质子，同时释放出一个电子和一个反中微子。
而在β+衰变中，一个质子转变为中子，同时放出一个正电子和一个中微子。
β衰变过程是由于原子核中中子和质子数量的不平衡而产生的。
3. γ衰变：γ衰变是原子核的激发态向基态跃迁时释放出伽马射线的过程。
这种衰变形式不涉及质子和中子的增减，只有能量发生了变化。
二、半衰期的计算半衰期是描述放射性衰变速率的重要参数，它指的是在给定时间内约有一半的原子核会发生衰变。
半衰期与衰变速率呈反比关系，数值越小，衰变速率越大。
半衰期的计算可以通过放射性核素的衰变定律来实现。
放射性核素的衰变定律表明，在足够多的原子核中，衰变速率的变化满足指数函数的形式。
其数学表达式为：N(t) = N(0) * (1/2)^(t/T)其中，N(t)表示时间t内剩余的放射性核素数目，N(0)为初始时刻的放射性核素数目，T为半衰期。
根据这个公式，我们可以通过已知的数据来计算半衰期。
举个例子，假设某个放射性核素在初始时刻的数量为100个，经过一段时间后剩余的数量为50个，我们就可以使用衰变定律的公式来计算它的半衰期。
核物理中的放射性衰变与半衰期讲解
核物理中的放射性衰变与半衰期讲解放射性衰变和半衰期是核物理中的重要概念，它们在理解原子核的稳定性和放射性衰变过程中起着关键作用。
本文将对放射性衰变和半衰期进行详细的讲解和阐述。
一、放射性衰变的定义和特征放射性衰变是指不稳定原子核自发地发射粒子或电磁辐射的过程。
这种发射过程是原子核为了达到更稳定状态而进行的变化，从而减少核内外部粒子之间的相互作用能，以获得更低的能量。
放射性衰变具有以下几个特征：1. 自发性：放射性衰变是原子核自发进行的，不受外界条件的影响。
2. 随机性：放射性衰变是一个随机的过程，无法预测某个特定原子核的衰变时间。
3. 不可逆性：放射性衰变是一个不可逆的过程，一旦发生衰变，则不能逆转或阻止。
二、放射性衰变的类型和过程放射性衰变按照发射的粒子或辐射的性质可分为α衰变、β衰变和γ衰变三种类型。
1. α衰变：α衰变是指原子核放射出一个α粒子的衰变过程。
α粒子由两个质子和两个中子组成，等于一个氦核。
在α衰变过程中，原子核的质量数减少4，原子序数减少2。
例如，镭-226衰变成钋-222的过程可以表示为：226/88 Ra → 222/86 Rn + 4/2 He2. β衰变：β衰变包括β-衰变和β+衰变两种形式。
- β-衰变是指原子核中一个中子转变为一个质子，释放出一个电子和一个反中微子的过程。
在β-衰变中，原子核的质量数不变，而原子序数增加1。
一个例子是铯-137衰变成钡-137：137/55 Cs → 137/56 Ba + 0/-1 e + v e- β+衰变是指原子核中一个质子转变为一个中子，释放出一个正电子和一个中微子的过程。
在β+衰变中，原子核的质量数不变，而原子序数减少1。
一个例子是锗-68衰变成锌-68：68/32 Ge → 68/31 Ga + 0/+1 e + ve3. γ衰变：γ衰变是指原子核通过发射γ射线（高能光子）而进行的衰变。
γ射线是电磁辐射的一种，不带电荷和质量，不改变原子核的质量数和原子序数。
3.2原子核衰变及半衰
6
动植物残骸中的
14 6
C与12Βιβλιοθήκη 6C比值就可以估计它们年年龄-------这
种方法叫 14 鉴年法 6C
14 例如：某古代植物中 14 的含量是活植物体中 C 6 6 C 的含量的 1/8，则该植物死亡时间是5730×3=17190年
课堂互动讲练 例1 如图3－2－4所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在 放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在
氡半衰期为3.8天
10
m/g
镭半衰期为1.6×103年 铀半衰期为4.5×109年
5 2.5
氡的衰变曲线
(2)半衰期长短 0 由原子核自身因素决定 与原子所处的物理、化学 状态及周围环境温度无关
1.25 3.8 3.8 7.6 3.8 11.4 3.8 t/d
思考？ 2．如果有 2个放射性原子核，经过一个半衰期 后，是不是只剩下一个原子核没有衰变？ 提示：不是的．半衰期是一个统计性概念，对 大量原子核才成立．对一个特定的原子核，只知 道它发生衰变的概率，并不能确定何时衰变．
(1901年伦琴获得诺贝尔物理奖)
贝克勒尔（法国）
1896年，法国物理学家贝克勒尔在做X射线的研究 时，却偶然发现了甚至更为重要的放射现象， 贝克 勒尔选择氧化铀作为主攻对象，他精心设计了研究 方案，用一张黑纸包好一张感光底片，在底片上放 置两小块铀盐和钾盐的混合物。在其中一块和底片 之间放了一枚银元，然后把这些东西放在阳光下放 置几小时，让底片略微有些感光，虽不太清晰，但 还可以分解银元的影象。可是凑巧碰上连阴雨，他 只好把实验的东西原封不动地锁进抽屉。5天后， 天放晴，继续中断的试验。他是个细心过人的人， 在试验前他重新检查一遍实验品。使他吃惊的是， （1903年诺贝尔物理学奖 ） 在没有阳光的情况下，底片上竟然出现明显的感光 现象。这说明铀本身在发光！第二天他在科学院的 学术报告上公布这一新发现。他又用验电器对这种 射线进行了定量研究，终于揭示了放射性的奥妙。
23.2 原子核衰变及半衰期
23.2 原子核衰变及半衰期课标要求（1）了解天然放射现象及其规律；（2）知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们；（3）知道放射现象的实质是原子核的衰变；（4）知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律；（5）理解半衰期的概念。
引入新课本节课我们来学习新的一章：原子核。
本章主要介绍了核物理的一些初步知识，核物理研究的是原子核的组成及其变化规律，是微观世界的现象。
让我们走进微观世界，一起探索其中的奥秘！我们已经知道原子由原子核与核外电子组成。
那原子核内部又是什么结构呢？原子核是否可以再分呢？它是由什么微粒组成？用什么方法来研究原子核呢？人类认识原子核的复杂结构和它的变化规律，是从发现天然放射现象开始的，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。
居里和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，又发现了发射性更强的新元素。
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）。
一、天然放射现象1、天然放射现象物质放射出α射线、β射线、γ射线的性质，叫做放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。
1896年法贝克勒耳首先发现天然放射现象，后居里·夫妇发现钋PO 和镭Ra。
物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。
元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象，具有放射性的元素称为放射性元素。
2、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，有的也具有放射性。
3、射线种类与性质那这些射线到底是什么呢？把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。
在射线经过的空间施加磁场，发现射线①射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。
这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。
②根据左手定则，可以判断α射线都是正电荷，β射线是负电荷。
高中物理：原子核衰变及半衰期
1、天然放射现象物质能自发地放出射线的现象叫做______________，正是天然放射现象的发现，使人们认识到原子核有着复杂的内部结构，通过研究，人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性。
2、放射线的性质①射线：速度约为光速十分之一的______________原子核粒子流（），贯穿能力______________（可穿透空气几厘米或一张薄纸），电离作用______________。
②射线：速度接近光束的______________（），贯穿作用______________（可穿透几毫米厚铅板），电离作用______________。
③射线：波长极短的电磁波，粒子就是光子，贯穿本领______________（可穿透几厘米厚的铅板），电离作用______________。
3、原子核的衰变①定义：原子核自发地放出某种粒子而转变为新的原子核的变化叫做原子核的______________。
②衰变的种类衰变：放出粒子（即氦核）的衰变。
每发生一次衰变，新、旧原子核比较，核电荷数将减少______________，质量数减少______________，即衰变：放出粒子（即电子）的衰变每发生一次衰变，新、旧核比较，新核电荷数增加______________，质量数______________，即。
射线是放射性原子核在发生衰变或衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出的光子流。
4、半衰期放射性元素的原子核有______________发生衰变需要的时间叫做半衰期，是表示放射性元素衰变______________的物理量，不同的元素，其半衰期不同，有的差别很大。
半衰期的大小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____________（如压强、温度等）或种类组成粒子衰变方程出射速度贯穿本领电离能力射线氦核约弱，不能穿透薄纸或薄铝箔很强射线电子接近c 较强，能穿透几毫米的铝板较弱射线光子伴随和射线产生c 最强，能穿透几厘米的铅板很小例、在如图所示的匀强磁场中的A点，有一个静止的原子核，当它发生______________衰变时，射出的粒子以及生成的新核才做如图的圆周运动，可以确定，发生衰变时新核的运动方向是______________。
原子核衰变与半衰期：原子核衰变过程与半衰期的计算与应用
原子核衰变与半衰期：原子核衰变过程与半衰期的计算与应用原子核衰变是指原子核自发地释放粒子或能量，以达到更稳定的状态。
它是一种自然现象，在很多放射性元素中都存在。
原子核衰变的过程中，会发生不同类型的衰变，包括α衰变、β衰变和γ衰变。
这些衰变过程与半衰期密切相关。
首先，让我们来了解一下原子核中的粒子构成。
原子核由质子和中子组成，它们分别带有正电荷和中性电荷。
质子数目决定了元素的原子序数，而中子数目则决定了同位素的性质。
有些核素对于保持稳定状态来说，质子数和中子数要相等，这样的核素就是稳定核素。
然而，有些核素的质子数或中子数不平衡，它们会通过衰变来恢复平衡。
δ衰变是一种常见的原子核衰变形式。
在α衰变中，原子核会释放出一个α粒子，这是由两个质子和两个中子组成的带2个正电荷的粒子。
α粒子释放出来后，原子核的质子数和中子数都会减少2个，从而使原子核更为稳定。
β衰变则有两种形式：β-衰变和β+衰变。
在β-衰变中，一个中子会转化为一个质子，同时释放出一个电子和一个反中微子。
而在β+衰变中，一个质子会转化为一个中子，同时释放出一个正电子和一个中微子。
半衰期是描述原子核衰变速度的一个重要概念。
它是指衰变物质的原子核数量减少到初始数量的一半所需的时间。
半衰期可以用数学公式来计算。
假设初始时刻有N0个原子核，经过时间 t 后，有 N 个原子核剩余，则半衰期T为：N = N0 * (1/2)^(t/T)通过这个公式，我们可以计算得到半衰期。
半衰期的应用非常广泛。
在医学上，半衰期可以用于放射性同位素的治疗和诊断。
例如，碘-131是一种常用的放射性同位素，它的半衰期为8.02天。
碘-131广泛应用于甲状腺癌的治疗，通过发射β粒子来杀死癌细胞。
对于甲状腺扫描，医生可以注射一定剂量的碘-131，然后通过检测衰变过程来观察甲状腺的功能和结构。
在考古学和地质学中，半衰期可以用来确定物质的年龄。
例如，放射性碳-14（C-14）的半衰期约为5730年。
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一、放射性的发现
天然放射现象：某些物质自发地放射出看不 见的射线的现象。 1896年，国科学家贝克 勒尔发现了铀的放射性现象。
照相底片 射 线 贝克勒尔
铅盒
放射源
1898 年，居里夫妇从铀矿石提炼出两种前所 未发现的元素，他们将这两种新元素分 别定名 为铀和镭。为了亲身体验镭的 生理效应，他们多次被辐射所伤。 1903 年，居里夫妇与贝克勒尔一起因发现 放射性而获得诺 贝尔物理学奖。 1911 年，居里夫人在化学的研究亦使她获 得诺贝尔化学奖。 居里夫妇有两个女儿。但双亲未能亲眼 见到女儿伊莲与其丈夫弗里德里克． 约里奥取得的成就。1935 年，他们因发现 了人工放射性而荣获诺贝尔奖。
贝克勒尔（法国） 国科学院举行了一次重要学术讨论会，在伦琴发明的 直接感召下而进行研究的科学家当中有一位是 安托万· 亨利· 贝克勒尔。贝克勒尔虽然是有意在 做X射线的研究，但是却偶然发现了甚至更为重 要的放射现象 贝克勒尔选择氧化铀作为主攻对象， 他精心设计了研究方案，用一张黑纸包好一张感 光底片，在底片上放置两小块铀盐和钾盐的混合 物。在其中一块和底片之间放了一枚银元，然后 把这些东西放在阳光下放置几小时，让底片略微 有些感光，虽不太清晰，但还可以分解银元的影 象。可是凑巧碰上连阴雨，他只好把实验的东西 （1903年诺贝尔物理学奖 ） 原封不动地锁进抽屉。5天后，天放晴，继续中断 的试验。他是个细心过人的人，在试验前他重新检 查一遍实验品。使他吃惊的是，在没有阳光的情况 下，底片上竟然出现明显的感光现象。这说明铀本 身在发光！第二天他在科学院的学术报告上公布这 一新发现。他又用验电器对这种射线进行了定量研 究，终于揭示了放射性的奥妙。
思考与讨论：利用什么方法可以将天然放
射线分离开来，并加以鉴别？
法一：利用磁场
法二：利用电场
天然放射现象
放射型物质发出的射线有三种：
三种射线
• α射线带正电 • β射线 带负电 • γ射线 不带电
探测射线的方法
1、云室实验．
在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的 是射线粒子运动的径迹，而不是射线本 身．云室利用的是射线的电离本领．径迹的 长短和粗细可以知道粒子的性质；粒子轨迹 的弯曲方向可以知道粒子带电的正负． 注意：云室实验装置小，粒子径迹呈现时 间较短．
威尔逊云室：
利用射线的电离本领 构造：一个圆筒状容器， 低部可以上下移动，上 盖是透明的，内有干净 空气
实验时，加入少量酒精， 使酒精蒸汽达到过饱和 状态。
a射线在云室中的径迹：直而粗
原因：a粒子质量大，不易改变方向，电离 本领大，沿涂产生的粒子多
ß射线在云室中的径迹：比较细，而且常 常弯曲 原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变 方向，电离本领小，沿途产生的离子少
β射线
• 与α射线偏转方向相反的那束射线带负 电荷，我们把它叫做β射线.研究发现β射线 由带负电的粒子（ β 粒子）组成 . 进一步研 究表明β粒子就是电子. • β射线的穿透本领较强，很容易穿透黑 纸，还能穿透几厘米厚的铝板.
γ射线
• 中间不发生偏转的那束射线叫做γ射线， 研究表明，γ射线的实质是一种波长极短的 电磁波，它不带电，是中性的. • γ射线的穿透本领极强，一般薄金属板 都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水泥 墙和几厘米厚的铅板.
α射线
• 根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以 确定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成， 我们把它叫做 α 射线， α 射线由带正电的 α 粒子组 成 . 科学家们研究发现每个 α 粒子带的正电荷是电 子电荷的2倍，α粒子质量大约等于氦原子的质量. 进一步研究表明α粒子就是氦原子核. • 由于α粒子的质量较大，所以α射线的穿透本 领最小，我们用一张厚纸就能把它挡住.
β 电子
天然放射线的种类及其其性质
α射线
β射线 γ射线
高速氦核流(24He) 高速电子流(0-1e)
高频电磁波（高能光子流）
天然放射线的性质及其比较
名称 电量 质量 构成 （e） (u) 氦核 4 2 He 电子
电离本领和贯穿本领之间的关系：
α粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其他原 子的核外电子的能力，但以损失动能为代价 换得原子电离，所以电离能力最强的α粒子， 贯穿本领最弱；而γ光子不带电，只有激发核 外电子跃迁时才会将原子电离，所以电离能 力最弱而贯穿本领最强。
γ 电磁波 α
氦核
× × × × × × × × ×
放射性 放射性元素
发射射线的性质 具有放射性的元素
209 84
po
226 88
Ra
放出射线后，元素的性质发生变化
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．
钡铀云母
翠砷铜铀矿
斜水钼铀矿
铀钙石矿
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？ • 这些射线带不带电呢？
听说过“点石成金”的传说吗？
第二节
原子核衰变 及半衰期
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。
伦琴
（德国）
1895年9月8日这一天，伦琴正在做阴极射 线实验。伦琴接通阴极射线管的电路时，他 惊奇地发现在附近一条长凳上的一个荧光屏 （镀有一种荧光物质氰亚铂酸钡）上开始发 光，恰好象受一盏灯的感应激发出来似的。 他断开阴极射线管的电流，荧光屏即停止发 (1901年伦琴获得 光。由于阴极射线管完全被覆盖，伦琴很快 诺贝尔物理奖) 就认识到当电流接通时，一定有某种不可见 的辐射线自阴极发出。由于这种辐射线的 神密性质，他称之为“X射线1895年12月伦 琴写出了他的第一篇X射线的论文