选修3-5 第十九章 原子核(全章教案上课ppt)

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、天然放射现象中的三种射线
• α射线 • β射线 • γ射线 • 根据图判断 这三种射线都 带何种电荷？
不带电
正电
负电
三种射线的特点
核的质量 质子质量
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核的电量 质子电量
卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这 一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认 ．
2、中子的发现
• 1932年英国物理学家查德威克又发 现了中子 ，通过研究证明中子的 质量和质子的质量基本相同，但是 不带电.是中性粒子.在对各种原子 核进行的实验中，发现质子和中子 是组成原子核的两种基本粒子.
小居里夫妇是处于二三十年代之交的核物理“危机”时代，自从卢瑟福发现人工核嬗变后，由 于物理学家的注意力多集中于量子力学上，在二十年代初期，对原子核物理的研究进展十分缓 慢。1926年量子力学建立，原子物理学中的困难基本解决。于是，人们开始把注意力集中到原 子核内。使物理学家们感到惊讶的是：量子力学在原子核中的应用导致了许多困难。量子力学 在核物理领域遇到了严峻的挑战，但与通过放弃量子论建立量子力学来解决量子论的危机不同 ，量子力学在核物理领域的危机是以通过三个新粒子：中子、正电子和中微子的发现解决的。 一般认为，中子的概念最早是由卢瑟福于1920年提出的，他在那年6月的一次演讲中指出：“ 在某些条件下，一个电子有可能更紧密地与氢核相结合，从而形成一个中性偶极子。”第一个 显示出存在于中子迹象的实验是玻特和贝克进行的，他们用α粒子轰击铍，发现从铍中发射出 一种贯穿力很强的中性辐射，其辐射能量几乎是入射α射线能量的十倍。玻特和贝克的工作引 起了许多物理学家的兴趣。1931年，约里奥•居里与我国杰出的科学家、教育家严济慈教授同 时被法国物理学会选为理事，在此期间，约里奥夫妇重复了玻特的实验，并用这种从铍中放出 的新射线轰击石腊，结果竟从石腊中打出速度为3×107m／s的质子束来，如果认为这些质子的 产生是由于原子核受到γ光子碰撞的结果，那么计算表明，这种γ光子的能量至少应该具有50百 万电子伏，否则就不可能给质子那么大的速度，然而，这跟实际测得的数据10百万电子伏有矛 盾，遗憾的是这一矛盾并没有引起约里奥•居里夫妇的深思，他们仍然勉强地承认这种新射线 就是γ射线，把这一矛盾解释为γ光子同质子的康普顿散射。在1932年1月11日，他们向巴黎科 院提交了反映这一结果的论文。1月底，查德威克知道了约里奥夫妇的实验马上意识到：光子 不可能打出这么大能量的质子，这很可能是自己寻找了十二年之久的中子，经过反复实验，正 式命名为中子，于1932年2月发表了实验结果，仅半个月的时间就获得了成功。查德威克也因 此获得了1935年的诺贝尔物理学奖。1937年到1947年我国著名的物理学家钱三强在约里奥夫妇 身边工作，谈及此事，约里奥说：“当我的文章发表以后，卢瑟福的学生查德威克立即意识到 ，也就是卢瑟福预言的新粒子，于是，他马上进行实验，一个月后就发表了论文，点出了中子 的存在，哎，我真笨呀！中子存在的证据80％已经被我们得到了。但就没有把它点明白。当我 看了查德威克的论文，懊悔得用拳头打自己的脑袋。”
成分 速度 1/10光速 近光速 贯穿能力 弱 较强 电离能力 很容易 较弱
α射线
β射线
氦核 电子流
电磁波 γ射线 （光子）
光速
很强
更小
都来自于原子核内部！！！
三、原子核的组成
• 三种射线都是高速运动的粒子， 能量很高，都来自于原子核内部， 这也使我们认识到原子核蕴藏有 巨大的核能，天然放射现象说明 原子核内有复杂的结构 • 原子核内究竟还有什么结构？ • 原子核又是由什么粒子组成的呢？
1、质子的发现
• 1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核， 得到了质子。经过研究证明，质子 带正电荷，其电量和一个电子的电 量相同，它的质量等于一个电子质 量的 1836倍 . 进一步研究表明，质子 的性质和氢原子核的性质完全相同， 所以质子就是氢原子核
同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打
出了质子。------质子是原子核的组成部分。 原子核是否只是由质子组成呢？
不幸的是，小居里夫妇在研究中子过程中，还发现一种新粒子 。为了判断粒子运动的方向，在粒子的行径中放一块铅板，结 果发现粒子的在铅板下部的曲率半径变小，对这一变化，居里 夫妇未能抓住进行进一步的分析，更未做进一步的研究，却把 它解释为放射源运动的电子，其实这正是人们寻觅已久的正电 子。到1932年8月2日，安德森从拍摄到的五室径迹中发现了一 张奇特的照片，他敏感地意识到，这肯定不是一般负电子的轨 迹，经过多次实验和认真分析、推论，最后确认为正电子，为 此，安德森摘走了1936年的诺贝尔物理奖的桂冠。科学家们为 探索微观世界而竟相拼搏，其间交织着艰难的思考与灵感的火 花。成功的欢乐和痛失良机的懊恼……。
“机遇只偏爱有准备的头脑”
阅读材料：小居里夫妇的三次懊悔
法国物理学家约里奥•居里夫妇（ freedorie joliotcurie，1900—1958； irene joliot curie，1897—1956）是著 名科学家皮埃尔•居里夫妇（pierre curie ，1859—1906； marie sklodowska curie 1867—1934 ）的女婿和大女儿。后人习惯称为小居里 夫妇。他们都是著名—居里夫人的女儿 和女婿公布了他们关于石蜡在“铍射线”照射 下产生大量质子的新发现。
查德威克立刻意识到，这种射线很可能就是由 中性粒子组成的，这种中性粒子就是解开原子 核正电荷与它质量不相等之谜的钥匙！查德威 克立刻着手研究约里奥· 居里夫妇做过的实验， 用云室测定这种粒子的质量，结果发现，这种 粒子的质量和质子一样，而且不带电荷。他称 这种粒子为“中子”。
选修 3-5 第十九章 原子核
第一节
原子核的组成
电子（负电）质量很小
原子
正电荷（大部分质量）
原子核？
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。
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．