原子核衰变
第2章-原子核的放射性与衰变-2
电磁辐射谱
γ 射线：波长很 短的电磁辐射
—频 式中，h—普朗克常数； 率(Hz)；c—光速，是射线在真空 中的传播速度；—波长。
•
能量： E h
hc
γ射线的产生：来自于原子核的γ衰变
α衰变形成的子核： 往往处于激发态，不稳定，退激过程放出γ 射线
+ + + + + + + + +
• 都具有干涉、衍射等波动性；
• 都是一种粒子流； • 射线与X射线产生的方式不同；
• 射线与X射线的能量范围不同（由 E h
hc
决定）；
Electromagnetic radiation (电磁辐射) of Energy E<40KeV is denoted as X-ray. Gamma rays comprise that of the electromagnetic spectrum where E>40KeV.
原子核跃迁时，发射光子和内转换电子的总跃迁概率， 应是这两种过程的跃迁概率之和，即：
e (1 )
各个壳层的内转换系数：
用NK,NL,NM,…分别表示单位时间内发射的K,L,M,…层的 内转换电子数，则定义相应于各个壳层的内转换系数为：
E Ee (i) Wi
实例1—由Ee(i)求E的值 ：
E Ee (i) Wi
137m 56 137m 56 Ba 137 Ba e 56 Ba 137 56 Ba
实验测得137Ba的K层内转换电子的动能Ee(K)=624.2KeV， 查表得WK=37.4KeV，则得137Ba的跃迁的能量，即激发态的能 量： E=624.2+37.4=661.6KeV。 • 采用Ee(i)求解E的优点：
原子核的衰变 PPT
原子核放出α粒子或β粒 子，由于核电荷数变了，它 在周期表中的位置就变了， 变成另一种原子核。 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（decay）．
2.衰变遵循的 质原量则数：守恒，电荷 数守恒。
3.原子核衰变的 （分1）类:衰变:原子核放出粒子的衰变
例：29328U 经过一系列衰变和衰 变后，可以变成稳(28026P定b) 的元素铅 206 ，问这一过程衰变和 衰解变：次设数经？过x次衰变，y
次29328U衰变28026Pb x24He y10e
238＝206＋4x x＝8
92 = 82 + 2x - y
y＝6
练习：
钍232经过6次衰变和4次衰变 后变成一种稳定的元素，这种元 素是什么？它的质量数是多少？ 它的原子序数是多少？
23920T（h 钍）624He 410e28028p（b 铅）
叫做ZA X衰变．AZ42Y 24He
226 88
Ra（镭）28262Rn（氡）24He
U 238
92
?
29328U（铀）23940Th（钍）24He
23900Th ?
23900Th28286Ra(镭)24He
衰变理论
•α 衰变的基本理论
核中的2个中子、2个质子紧密结合在一 起形成α 粒子，因此α 衰变产生的α 粒子来自 原子核.α 粒子在核内受到核力(吸引力)和库仑 力(排斥力).
4
3.原子核衰变的 （分1）类:衰变:原子核放出粒子的衰变
叫做ZA X衰变．AZ42Y 24He
（2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变
叫做β衰ZA X变．ZA1Y 10e
23940Th 29314Pa（镭） 10e
原子核衰变
X
X
M
Y ]c
2
( Z , A) M
Y
( Z 1, A )
衰变
氚的 -衰变：
3 3 1 H 2 He
3H
(T=12.33a)
e
e
- 18.6keV (100%)
3He
纲图规则：Z小左画，Z大右画
衰变
+衰变的能量条件：
A Z
X
A Z 1Y
e
i ( k e k v ) r
l 0
( 2 l 1)( i ) ( 2 l `1)! !
l
( kr ) Pl (cos )
l
衰变
-衰变的分类：
l=0项有贡献, 允许跃迁 l=n-1项没有贡献，l=n项有贡献, n级禁戒跃迁 选择定则：有母核和子核的自旋和宇称及跃迁类型所决定
原子核衰变
放射性衰变的基本规律
衰变 衰变
衰变
穆斯堡尔效应
放射性衰变基本规律
核衰变
原子核是一个量子体系，核衰变是一个量子跃迁过程。
对一个特定的放射性核素，其衰变的精确时间是无法 预测的；
但对足够多的放射性核素的集合，其衰变规律是确定 的，并服从量子力学的统计规律。
( l B l A )( l C l A )
, hB
l AlB
( l C l B )( l A l B )
l Al B
( l A l C )( l B l C )
放射性衰变基本规律
N
n (t )
N 1 (0)
原子核衰变的基本规律
4. 自发裂变(SF)：自发裂变为两个或多个质量
相近的原子核。
2
二、放射性衰变的规律
1. 指数衰变规律 母核减少，射线强度减弱，都遵从指数衰减。
-dN=Ndt，为衰变常量，是放射性核素的
特征量，表示母核随时间衰减的快慢，对确定
的放射性核素和确定的衰变方式，是常量。
-dN / dt 分子是单位时间内发生衰变的
6
衰变常量、半衰期T 和平均寿命之间存在
一定联系，知道一个，另外两个也就完全确定了， 任何一个都可以作为放射性核素的特征量。
每一种放射性核素都具有特定值(T值、值)， 可以根据测量的值，来判断是哪种放射性核素。
实验表明，原子核的放射性是原子核自身性质 的反映，其特征量以及所遵从的规律不受外界条 件(如温度、压强和磁场等)的影响，也不会由于 核是处于单质中或是处于化合物中而有所变化。
7
*三、放射系 (radioactive series) 放射性核素衰变为另一种核素，此核素还要继
续衰变，最后到达一种稳定的核素，形成放射系， 也称级联衰变链。已知三天然一人工。
(1) 钍系：钍(32930Th)→铅(28028 Pb).A=4n,4n系。
(2)
铀系：铀(
238 92
U
)
→铅(
206 82
N
原子核数，分母是当时的原子核总数，表示
一个原子核在单位时间内发生衰变的概率。
NN0e-t指数衰减规律，N0是t=0时母核数目。 3
2. 放射性活度 A
表示放射性的强弱程度，
定义为单位时间内发生衰变的核的数目。
A-ddNt N0e-t N AA0e-t
A0=N0是t=0时的放射性活度。放射性活度也
第二章衰变规律
（二）半衰期 T
1、定义：如果经过一段时间 T，放射性核素的数目
减少到原数的一半，则称 T为半衰期。
2、意义:半衰期是用来表示放射性核素衰变快慢的物
理量。
T 和 的关系为：
T ln 2
经过n 个T
后，将衰减到原来的
1 2
n
，则
N
N
0
1 2
t /T
（三）平均寿命
N0 个母核的平均寿命
二、衰变平衡
1、递次衰变 2、放射族 天然存在的放射族有：
铀族：母核 238u ,稳定产物206 pb ，系中各放射。
锕族：母核 235u ，稳定产物 207 pb ，系中各放射性
核素的质量数都是4的整数倍家3，所以也叫4n+3系。
钍系：母核 232Th，稳定产物 208 pb，系中各放射性
核素的质量数都是4的整数倍，所以也叫4n系
课堂测试
1、可以用来描述放射性核素衰变快慢的物理量是
A．衰变常数 B．半衰期 C．平均寿命 D．放射性活度
E．以上都是
2、一放射性核素经过3个半衰期的时间后放射性核素数为
原来的
A．1／2 B．1／3 C．1／4 D．1／8 E．1／16
3、放射性活度的国际单位是
A．居里 B．秒-1 C．戈瑞 D．伦琴 E．贝可勒尔
4、下列公式中错误的是
A．Te=T+Tb D．T ln 2
BE．．A 1A0et
C．N
N0
(1) 2
t
T
谢谢大家
第二节 原子核的衰变规律
一、衰变规律
（一）衰变常数
1、物理意义： 描写放射物放射衰变快慢的一个物理量。
2、公式：
第三章 原子核的衰变
N→ C + e +νe 在轨道电子俘获过程中放出中微子，
3 3 + 7
Be + e → Li +νe
− k 7
22
中微子性质： 电荷为零； 静止质量几乎为零，质量上限不超过7.3eV； 自旋为1/2； 遵从费米统计； 磁矩非常小，上限不超过10−6µN 。 与物质的相互作用非常弱，属弱相互作用，作用 截面σ ~10−44cm2，通常物质的原子密度n ~1023/cm3。 平均自由程l为， 1 1 l= ≈ 23 cm =1021cm =1016 km −44 nσ 10 ×10 比较：地球直径约为 1.3×104 km 。
16
β衰变中原子核只改变电荷数Z，不改变质量数A .
β衰变能谱
β衰变能谱特点： β粒子的能量连续； 有确定的最大能量Eβmax ； 随能量分布有极大值。 而且，Eβmax =E0 .
17
212Bi的衰变
212 83
Bi
α 6.05 E0 =6.21
208 81
212Po分支的总衰变能：
212 84
E0 (β − ) = [mX (Z, A) − mY (Z +1, A) − me ]c2
= {[MX (Z, A) − Zme ] −[MY (Z +1, A) − (Z +1)me ] − me}c2
= [MX (Z, A) − MY (Z +1 A)]c ,
2
27
发生β−衰变的条件为，
MX (Z, A) > MY (Z +1 A) ,
E0 = EY + Eα = [mX − (mY + m )]c2 α
原子核衰变和半衰期
贝塔衰变
定义：原子核中的一个中子转变为质子，同时释放一个电子和反中微子 类型：核衰变的一种方式，包括三种类型：β+衰变、β-衰变和轨道电子俘 获 特点：释放的能量较高，通常伴随着放射性元素的衰变
应用：在核能、核医学、核物理等领域有广泛应用
伽马衰变
定义：原子核发射 出伽马射线而发生 的衰变
类型：α衰变、β 衰变、γ衰变等
释放出能量以射线形式释放
添加标题
添加标题
放射性元素分解为更稳定的元素
添加标题
添加标题
最终形成稳定的核素
原子核衰变的能量释放
衰变过程中释放的能量以伽 马射线的形式释放
原子核衰变时释放出大量的 能量
衰变产生的能量与质量亏损 成正比，遵循爱因斯坦的质
能方程
衰变产生的能量可用于核能 发电等领域
03 半衰期的定义和计算
半衰期的定义
半衰期是放射性原 子核数减少到原来 数目的一半所需的 时间
半衰期是描述放射 性原子核衰变速度 的物理量
半衰期的大小由原 子核的类型决定， 不受外界环境的影 响
半衰期可以通过实 验测量得到
半衰期的计算方法
定义：半衰期是指一个放射性原子核发生衰变的平均时间间隔
计算公式：M(t) = M(0) * (1/2)^(t/T)，其中M(t)表示经过时间t后 的剩余质量，M(0)表示初始质量，T表示半衰期 影响因素：半衰期与原子核内部结构和外部环境因素有关，如温度、压 力等
02 原子核衰变的过程
原子核的稳定性
原子核衰变的原因：原子核内部的不稳定性 半衰期的定义：原子核衰变一半所需的时间 不同元素的半衰期：不同元素的原子核衰变速度不同 衰变产物的性质：衰变后产生的元素性质与原元素不同
什么是原子核衰变
什么是原子核衰变原子核衰变是指原子核内部发生变化，通过放射出射线或释放粒子的方式转变为另一种原子核的过程。
在原子核衰变中，可能发生的变化包括α衰变、β衰变和伽马射线的放射。
这些衰变过程是由不稳定的原子核中发生的，以达到更加稳定的状态。
一、α衰变α衰变是原子核中放出α粒子的过程。
在α衰变中，原子核释放出两个质子和两个中子组成的α粒子。
α粒子是带有正电荷的核子，相当于一个氦原子核。
例如，铀-238（U-238）发生α衰变后，衰变成钍-234（Th-234），其中U-238原子核释放出一个α粒子。
二、β衰变β衰变是指原子核中的中子或质子转变为一个电子或正电子的过程。
1. β-衰变：在β-衰变中，一个中子转变为一个电子，同时释放出一个质子。
这个电子以高速离开原子核，进入外部空间。
这个电子被称为β-粒子。
例如，碳-14（C-14）发生β-衰变后，变为氮-14（N-14），其中一个中子转变为了一个质子，并释放出一个β-粒子。
2. β+衰变：在β+衰变中，一个质子转化为一个正电子，同时释放出一个中子。
这个正电子称为β+粒子。
例如，锝-99（Tc-99）发生β+衰变后，衰变成了钌-99（Ru-99），其中一个质子转变为了一个中子，并释放出一个β+粒子。
三、伽马射线伽马射线是一种高能量的电磁辐射。
当一个核发生α或β衰变后，通常会释放伽马射线，以平衡核内的能量。
伽马射线没有电荷和质量，可以穿透物质，并且对人体有一定的辐射危害。
例如，铯-137（Cs-137）发生β-衰变后，衰变产物碱土金-137（Ba-137）会释放出伽马射线。
原子核衰变是一种自发的过程，不能通过外界条件干预或加速。
衰变速率可以用半衰期来衡量，即衰变物质的一半数量所需的时间。
每种放射性核素都有其特定的半衰期。
原子核衰变在许多领域都具有重要的应用，包括核能产生、放射治疗和碳测年等。
人们对原子核衰变的研究使得我们对原子核的结构和性质有了更深入的了解，并为核物理学和天体物理学的发展提供了重要的基础。
原子核的稳定性与衰变
原子核的稳定性与衰变原子核的稳定性是指原子核内部的粒子结构和性质能够保持稳定的状态，不发生自发衰变。
原子核的稳定性主要取决于两个方面：核内的质子和中子的相互作用以及核内质子和中子的数量。
1. 核内的质子和中子相互作用：核内的质子与中子之间通过强相互作用相互吸引，使得原子核能够形成稳定的状态。
如果核内的质子和中子数量相对较小，相互作用较强，则原子核更加稳定。
2. 核内质子和中子的数量：原子核的质子和中子数量不同可以形成不同的同位素。
一般来说，原子核中质子和中子数量接近平衡时，原子核更加稳定。
这是因为质子和中子在核内通过强相互作用相互平衡，保持核的稳定。
然而，有些原子核并不稳定，会自发发生衰变，转变成另一种原子核。
在衰变过程中，原子核会放出粒子或辐射能量，以达到更稳定的状态。
原子核衰变的方式可以分为几种主要类型：1. α衰变：原子核放出一个α粒子，即两个质子和两个中子组成的带正电荷的粒子。
这通常发生在质子和中子数量比较大的原子核。
2. β衰变：原子核的一个中子转变成一个质子，同时放出一个电子（β粒子）和一个反中子（反中微子）。
这样可以保持原子核内质子和中子的数量平衡。
3. γ衰变：原子核通过放出高能γ射线释放能量，以达到更稳定的状态。
γ衰变通常与α或β衰变同时发生。
4.其他衰变方式：还有一些其他类型的衰变，如质子衰变、中子衰变等，通常发生在比较不稳定的原子核中。
总而言之，原子核的稳定与衰变取决于核内质子和中子之间相互作用的平衡和质子和中子数量的配比。
不稳定的原子核会自发发生衰变，以达到更稳定的状态。
原子核的衰变过程与半衰期
原子核的衰变过程与半衰期原子核的衰变是一种自然现象，它可以发生在各种原子核中，包括放射性同位素。
衰变是原子核内部粒子的重新排列，导致原子核从一个能量状态转变为另一个能量状态的过程。
这个过程是随机的，无法准确预测每个原子核何时会发生衰变。
为了描述衰变的速率，科学家引入了半衰期的概念。
半衰期是指在给定时间内，一半的原子核会发生衰变的时间。
它是一个统计平均值，用来描述原子核衰变的速率。
半衰期的长短取决于原子核的性质，不同的同位素具有不同的半衰期。
有些同位素的半衰期非常短，只有几秒钟或几分钟，而其他同位素的半衰期可以长达数亿年。
原子核的衰变过程涉及到不同类型的衰变方式，包括α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指原子核释放出一个α粒子，即两个质子和两个中子组成的粒子。
α衰变会导致原子核的质量数减少4，而原子序数减少2。
这种衰变方式常见于重核素，例如铀系列的同位素。
β衰变是指原子核释放出一个β粒子，即电子或正电子。
β衰变会导致原子核的质量数不变，但原子序数增加1（负β衰变）或减少1（正β衰变）。
这种衰变方式常见于中等质量的同位素，例如碳-14的衰变过程。
γ衰变是指原子核释放出γ射线，这是一种高能电磁辐射。
γ衰变不会改变原子核的质量数和原子序数，但会导致原子核能量状态的变化。
γ射线是一种非常强大的辐射，可以穿透物质，因此在核能研究和医学诊断中具有重要应用。
半衰期的计算可以通过统计方法得出，但它并不是一个确定的值。
每个原子核的衰变过程都是随机的，无法精确预测。
然而，通过大量实验观测和统计分析，科学家可以确定同位素的平均半衰期，并用于实际应用中。
半衰期的应用非常广泛。
在核能研究中，半衰期是评估放射性同位素的稳定性和活性的重要指标。
它可以用来确定放射性同位素的使用寿命和辐射危害程度。
在医学诊断中，半衰期被用来确定放射性示踪剂的有效时间和剂量。
此外，半衰期还在地质学、考古学和环境科学等领域得到广泛应用。
总之，原子核的衰变过程是一种自然现象，涉及到不同类型的衰变方式。
物理核衰变知识点总结
物理核衰变知识点总结1. 核衰变的原理核衰变是一种放射性现象，它是由于原子核内部粒子结构不稳定而产生的。
原子核由质子和中子组成，宨间相互吸引力和斥力平衡。
但在某些情况下，原子核内部的相互作用不再平衡，导致核不稳定。
为了恢复平衡，核会通过放射出粒子或电磁辐射的方式来重新组织内部结构，从而变得更加稳定。
核衰变的原理可以用量子力学的观点来解释。
在量子力学中，核中的粒子采用波函数描述，它们存在概率分布。
当核不稳定时，波函数会发生变化，从而导致核衰变。
核衰变的过程中，核内部的粒子根据其能量状态和自旋状态发生变化，释放出能量和粒子。
2. 常见的核衰变方式核衰变可以通过放射粒子或电磁辐射的方式完成。
常见的核衰变方式包括α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指原子核释放出一个α粒子的过程。
α粒子由两个质子和两个中子组成，带有正电荷。
在α衰变中，原子核的质子数和中子数会减少，从而变为一个新的原子核。
α衰变通常发生在大质量的原子核中，它可以通过α衰变系列来形成稳定的原子核。
β衰变是指原子核释放出一个β粒子的过程。
β粒子分为β-粒子和β+粒子。
在β-衰变过程中，原子核中的一个中子变为一个质子，同时释放出一个电子和一个反电子中微子。
在β+衰变过程中，一个质子变为一个中子，同时释放一个正电子和一个电子中微子。
β衰变通常发生在中质量的原子核中，它可以通过β衰变系列来形成稳定的原子核。
γ衰变是指原子核释放出γ射线的过程。
γ射线是一种高能电磁辐射，它能够穿透物质并携带能量。
γ射线的释放通常发生在原子核发生α衰变或β衰变之后。
γ辐射的释放能够进一步稳定原子核的能量状态。
3. 衰变速率核衰变速率是指单位时间内核衰变的事件数量。
它可以用衰变常数来表示，衰变常数是一个特定核衰变的速率参数。
衰变常数与衰变速率之间存在指数关系，它可以用来描述核衰变的动力学过程。
衰变速率遵循指数衰减规律，即随着时间的推移，原子核的数量以指数函数的方式下降。
衰变速率可以通过放射性测定技术来测量，从而确定原子核的半衰期。
原子核 衰变
原子核衰变
原子核是构成物质的基本单位之一，它由质子和中子组成。
原子核的
稳定性取决于其中质子和中子的比例，如果比例不合适，原子核就会
发生衰变。
衰变是指原子核中的粒子发生变化，从而导致原子核的性质发生改变。
衰变可以分为三种类型：α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指原子核中的α粒子（即氦核，由两个质子和两个中子组成）从原子核中发射出去的过程。
α衰变会导致原子核的质量数减少4，原子序数减少2。
例如，铀238衰变成钍234。
β衰变是指原子核中的β粒子（即电子或正电子）从原子核中发射出
去的过程。
β衰变会导致原子核的质量数不变，但原子序数增加1或
减少1。
例如，碳14衰变成氮14。
γ衰变是指原子核中的γ射线从原子核中发射出去的过程。
γ衰变不会改变原子核的质量数和原子序数，但会释放出高能光子。
γ射线是电磁波的一种，具有很强的穿透力，可以穿透很厚的物质。
衰变是一种自然现象，它在地球上的许多过程中都起着重要的作用。
例如，放射性同位素的衰变可以用于测定岩石和化石的年龄，还可以用于医学诊断和治疗。
总之，原子核的衰变是一种重要的物理现象，它对我们的生活和科学研究都有着重要的影响。
通过研究原子核的衰变，我们可以更好地理解自然界的规律，为人类的发展和进步做出更大的贡献。
物理原子核衰变
物理原子核衰变物理原子核衰变是指原子核放射出粒子或电磁波而变成另一个核的过程。
原子核的衰变可以是自发的，也可以是人为诱导的。
这种现象在自然界中广泛存在，对于了解宇宙演化过程和核能利用具有重要意义。
原子核衰变的类型包括α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指原子核放出一个α粒子（即两个质子和两个中子组成的带正电荷的粒子），变成质量数比原来减少4，原子序数减少2的另一个核的过程。
β衰变是指原子核内的中子变成带负电荷的电子（β粒子）和中性的反应物（中子变质子的过程），或者是原子核内的质子变成带正电荷的正电子（β+粒子）和中性的反应物（质子变中子的过程）。
γ衰变是指原子核放出伽马射线（一种高能电磁波），以释放余能的过程。
原子核衰变的速率可以用半衰期来描述。
半衰期是指一半原子核的衰变所需的时间。
不同类型的原子核衰变具有不同的半衰期。
例如，放射性同位素铀-238的半衰期为44.5亿年，而碳-14的半衰期只有5730年。
原子核衰变在核能利用中具有重要的作用。
核反应堆中，通过控制中子的流动和反应物的浓度，实现核能的释放和控制。
核武器的爆炸也是利用了原子核衰变的能量释放。
同时，放射性同位素的医学应用也是利用了原子核衰变的特性，如放射性核素的显像、治疗和诊断等。
尽管原子核衰变在核能利用和医学应用中具有重要的作用，但是放射性同位素的放射性也带来了一定的安全风险。
人们需要采取措施，控制和监测放射性同位素的使用和处理，以保障人类和环境的安全。
原子核衰变是自然界中广泛存在的现象，对于了解宇宙演化和核能利用具有重要意义。
同时，放射性同位素的放射性也带来了一定的安全风险，需要采取措施进行控制和监测。
原子的衰变
原子的衰变【衰变分类】原子核衰变主要包括α衰变和β衰变。
α衰变：放出α粒子（氦原子核）方程：本质：2个质子和2个中子结合成一个整体放出。
β衰变：放出β粒子（电子）方程：本质：中子转化为质子和电子【三大守恒】衰变过程中满足三大守恒：电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒。
衰变次数的确定：运用电荷数守恒与质量数守恒设放射性元素X经过m次α衰变和n次β衰变后，变成新元素Y，反应方程式为：则根据电荷数守恒与质量数守恒可知：M=M′+4m （1）Z=Z′+2m−n （2）从而求解m和n。
求解过程中先根据式（1）求解α衰变次数m，在根据式（2）求解β衰变次数n。
匀强磁场中的运动轨迹：运用动量守恒在α衰变过程中，如下列反应式：由动量守恒可知： mXvX=mYvY+mαvα其中 vX=0 ，从而得到：mYvY=−mαvα即衰变后的Y原子核与α粒子动量大小相等，方向相反（速度方向相反）。
若衰变发生在一垂直纸面向内的匀强磁场内，则衰变后Y核和α粒子速度、所受洛伦兹力方向如下：再根据半径公式：r=mvBq因为 mYvY=−mαvα，且一般情况下 qY>qα，故：rY<rα。
所以，衰变后在磁场中的轨迹如下图，为两个外切圆。
同理，我们再来分析一下β衰变的情况：由动量守恒可知： mXvX=mYvY+mβvβ其中 vX=0 ，从而得到：mYvY=−mβvβ即衰变后的Y原子核与β粒子动量大小相等，方向相反（速度方向相反）。
若衰变发生在一垂直纸面向内的匀强磁场内，则衰变后Y核和β粒子速度、所受洛伦兹力方向如下：再根据半径公式：r=mvBq因为 mYvY=−mβvβ，且一般情况下 qY>qβ，故：rY<rβ。
所以，衰变后在磁场中的轨迹如下图，为两个内切圆。
【半衰期】放射性元素的原子核每衰变一半所需要的时间。
理解：（1）半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无意义。
比如某元素的半衰期为2年，则2个原子核经过2年后有1个原子核发生了衰变，1个未发生衰变，这种说法是错误的，因为何时衰变具有不确定性，半衰期只是统计规律。
3.原子核的衰变与人工嬗变
三、原子核的衰变与人工嬗变
2、半衰期
m/g
对于一个原子核来说是随 10
机的，但是大量原子核集合在
一起的时候它是有规律可寻的
，是按指数方式减少的。
5
氡的衰变曲线
半衰期
2.5
放射线元素的原
1.25
子核有半数发生衰变03.8 7.6 11.4
t/d
需要的时间叫半衰期
3.8 3.8
3.8
m
M
(
1
t
)
2
氡半衰期为3.8天 镭半衰期为1.6×103年 铀半衰期为4.5×109年
1 可以根据需要产生α、β、γ、n、+β射线
2 放射性强度容易控制 3）可以制成各种需要的形状 4）半衰期短 5）放射性废料容易处理
三、原子核的衰变与人工嬗变 3、原子核的人工嬗变
1919年，卢瑟福用放射性元素衰变产生的α 粒子轰击氮气，首次通过人工核嬗变制得氧-17：
这种方法很快就成为人们研究原子核和应用核技术的重要手段。
三、原子核的衰变与人工嬗变
4、人工放射同位素的发现
人工放射性核素是在1934年约里奥-居里夫妇用α粒子 轰击铝时最早发现的。
27 Al 4He30P 1n 30 P 0e30Si
13
2
15 0
15
1 14
人工放射性核素是指利用中子流或高能带电粒子流，人为制 备的放射性核素。
现在有核素2800多种，稳定的有270多种，不稳定 的2500多种，不稳定核素中，天然的仅60多种。
三、原子核的衰变与人工嬗变
5、人工放射性同位素的特点
三、原子核的衰变与人工嬗变
（1） α 衰变：新的原子核比原来的核质量数减少4，电荷 数减小2
【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。
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1Ci 3.7 1010 Bq (即 1Ci 3.71010 次核衰变/秒)
17
A的其它单位
“伦琴”、“拉德”、“戈瑞”： 为放射性物质产生的射线对其它物质的效应大小的单位,
它们取决于放射物射线的特性和接受射线的材料的性质.
1伦琴(R)：使1kg空气中产生 2.5104 c 的电量的辐射量;
226 88
Ra
222 88
Rn
+
4 2
α(
4 2
He)
α衰变的位移定则:子核在元素周
放
期表中的位置左移2格。
射
性
衰
β衰变
210 83
Bi
210 84
Po
+
0 -1
e
（电子）
变
的
β衰变的位移定则:子核在元素
类
周期表中的位置右移1格。
型
γ衰变
60 27
Co*
60 27
Co
+
高能短波电磁辐射（即电子波）
4
K
3
5
b衰变 b衰变
6
• b 衰变: 核电荷数1，核子数不变。 b -衰 变、b +衰变和轨道电子俘获
b -衰变的能量条件：
A Z
XZ
A1Y
e
e
E0 Eb Er [mX (mY me )]c2
[M X M Y ]c2
M X (Z , A) M Y (Z 1, A)
7
氚的b -衰变：
放射性衰变的基本规律
在迄今为止发现的2000多种核素中,绝大多数都不稳定,会自发地蜕变为 另一种核素,同时放出各种射线.这种现象称为放射性衰变.
放射性衰变
提供原子核内部的信息 用于为人类造福
放射性衰变 过程中,原来的 核素(母体)或 者变为另一种 核素(子体), 或 者进入另一种 能量状态。
1
α衰变
3 1
H23
He
e
e
3H (T=12.33a)
纲图规则：Z小左画，Z大右画b - 18.6keV (100%)
3He
8
b +衰变的能量条件：
A Z
XZ
A1Y
e
e
E0 Eb Er [mX (mY me )]c2
[M X M Y 2me ]c2
M X (Z, A) M Y (Z 1, A) 2me
1拉德(rad)：1kg受照射物质吸收100尔格的辐射能量; 1戈瑞(Gr)：1kg受照射物质吸收1J的辐射能量.
2
a衰变：
a 衰变
AБайду номын сангаасZ
核
A4 Z2
核
4 2
He(a
)
或记为：
A Z
核a AZ42
核
如
263
Sg
a
259
Rf
106
104
3
• a 衰变的能量条件
a
衰变方程：
A Z
X AZ42Y
a
能量守恒方程：mXc2 mYc2 ma c2 Ea Er
E0 Ea Er [mX (mY ma )]c 2 a 衰变能： [M X (M Y M He )]c 2
单位时间内发生衰变的原子核数.
t
0
(A也称“放射性强度”,or“放射率”、“衰变率”)
[注意：只描述放射源每秒发生核衰变的次数,并不表示 放射出的粒子数.]
导出要点：A
dN dt
N
N 0e t
A0e t
A的单位(1975年规定)：贝克勒(或贝可)(Bq). 1Bq＝1次核衰变/秒.
A的辅助单位：居里(Ci);毫居(mCi)、微居(μCi)
10
补充内容
当WK/c2>MX-MY>WL/c2时， K俘获不能发生，而发生L 俘获；
2mec2 > > Wi ， b +衰变的原子核，总可以发生电子俘获；但 发生电子俘获的原子核不一定发生b +；
轨道电子俘获将伴随X射线或Auger电子产生； K壳层靠近原子核，所以K俘获几率最大； K俘获与Z3成正 比， Z越大，K俘获越容易发生。轻核K俘获几率很小，中
2)半衰期：放射性核素衰变掉原有 核素一半所需的时间.
N/No 1.00
ln 2 0.093
T1/ 2
0.50
T 10min
0.25
T1/ 2 29a
1T
2T 3T 4T
0 1T 2T 3T 4T
t
13 N 衰变
90 38
Sr
衰变
15
3)平均寿命： 1 1.44T
导出要点：在 t t dt 内,发生衰变的核数为 dN Ndt ,
等核EC俘获和b +衰变同时存在，重核EC俘获占优势
11
跃迁：
A Z
核*
AZ
核
h
A 核*表示
Z
A核
Z
的“激发态”
如：
Dy 152 * 152Dy 1.2MeV
66
66
12
衰变纲图
EC0.34(0.6%)
2+ 1.34MeV
64Cu (T=12.7h) 2mec2
1+
b -0.573(40%)
1.34 EC1.68(40.4%)
这些核的寿命为t ,则所有核素的总寿命为
Ntdt
0
于是任一核素的平均寿命为:
0 Ntdt 1 T 1.44T
N0
ln 2
可见τ比半衰期长一点.将上 式代入衰变规律还可得到：
N N 0e1 37%N 0
表示：经过时间τ后,余下的核素数目约为原来的37%.
16
A A e 3.放射性活度A：放射性物质在
在设dt内放发射生性衰核变素的数数目目为－N0d(tN＝为0：时)， dN Ndt
它必定正比于当时所存在的核数目N。
积分后即得 N N 0e t
(此式是一统计规律; λ为衰变常数)
14
2.放射性核素的特征量
1)衰变常数: 表示一个核在单位时间内发生衰变的几率.
dN / dt
N
(分子表示单位时间内发生衰变的核数目,dN 代表N的减少量,为负值,故在它前面加一负号)
64Zn
b +0.66(19%)
0+
0
64Ni
13
放射性衰变的基本规律
1.衰变定律： N N0et
原子核是一个量子体系，核衰变是原子核自发产生的变化， 是一个量子跃迁的过程。核衰变服从量子力学的统计规律。 单一的一个放射性核素的衰变的精确时刻是不可预知的，但 足够多的同种放射性核素的集合体的衰变是有规律的。
9
13N的b +衰变：
13 7
N163
C
e
e
轨道电子俘获：
13N (T=9.96min) 2mec2
A Z
X
ei
Z
A1Y
e
b +1.19(100%)
E0 [mX me mY ]c 2 Wi
[M X M Y ]c 2 Wi
13C
M X (Z, A) M Y (Z 1, A) Wi / c2
能量条件： MX (Z, A) MY (Z 2, A 4) MHe
4
b衰变：又分为b， b及电子俘获三种：
b：
A Z
核ZA1 如：
核
b
(e
)
14
C
β
14
N
b
6
7
b：
A Z
核 A Z1
核
b
v
如：
(e )
F 0 18
β
18
b
9
8
b
衰 变
电子俘获(EC)：A 核 e A 核 v
Z
Z1
如： 7Be e 7Li