探测射线的方法 放射性的应用与防护 课件
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探测射线的方法 放射性的应用与防护
1234
1.探测射线的方法 (1)探测方法:
①组成射线的粒子会使气体或液体电离,以这些离子为核心,过饱和的
蒸气会产生雾滴,过热液体会产生气泡。
②射线能使照相乳胶感光。 ③射线能使荧光物质产生荧光。
(2)探测仪器:
①威耳逊云室:a.原理:粒子在云室内气体中飞过,使沿途的气体分子电
(1)卢瑟福发现质子:174N+24He O+11H。
(2)查德威克发现中子:49Be+24He C+10n。
(3)约里奥-居里夫妇发现人工放射性同位素:
4 2
He+1237
Al
P+10 n,
30
15 P
具有放射性,1350 P
Si+10 e。
探究一
探究二
探究三
3.人工转变核反应与衰变的比较 (1)不同点:原子核的人工转变是一种核反应,是其他粒子与原子核相碰 撞的结果,需要一定的装置和条件才能发生,而衰变是原子核的自发变化,它 不受物理和化学条件的影响。 (2)相同点:人工转变与衰变过程一样,在发生过程中质量数与电荷数都 守恒,反应前后粒子总动量守恒。
1234
2.核反应
(1)定义:原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。
(2)原子核的人工转变:
①1919 年卢瑟福用 α 粒子轰击氮原子核,产生了氧的一种同位素,同时
产生一个质子。
②卢瑟福发现质子的核反应方程:
14 7
N+24He→
17 8
O+11
H。
(3)遵循规律:质量数守恒,电荷数守恒。
1234
探究一
探究二
探究三
探究一探测射线的方法和仪器 问题导引
放射性射线实际上都是微观粒子流,用肉眼是看不见的,但可根据射线 的粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知射线的存在,那么这些射 线有什么特性呢?
提示使流体电离、底片感光、荧光物质发出荧光。
探究一
探究二
探究三
名师精讲
1.方法 探测射线的方法主要是利用放射线粒子与其他物质作用时产生的一 些现象来探知放射线的存在,这些现象主要是 (1)使气体电离,这些离子可使饱和蒸气产生云雾或使过热液体产生气 泡; (2)使照相底片感光; (3)使荧光物质产生荧光。
解析:由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化 学性质,故可利用放射性同位素作为示踪原子。但由于射线对人体有伤害,
一旦研究结束,就希望同位素放出的射线量大大减少,因此,应选用半衰期较
短、衰变稍快的元素作为示踪原子。
答案:B
1234
4.放射性同位素的应用与防护 (1)应用射线:应用射线可以测厚度、医疗方面的放射治疗、照射种子 培育优良品种等。 (2)示踪原子:有关生物大分子的结构及其功能的研究,要借助于示踪原 子。 (3)辐射与安全:人类一直生活在放射性的环境中,过量的射线对人体组 织有破坏作用。要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。
(2)做示踪原子: 由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学性
质,如果在某种元素里掺进一些放射性同位素,那么元素无论走到哪里,它的 放射性同位素也经过同样的过程。而放射性元素不断地放出射线,再用仪器 探测这些射线,即可知道元素的行踪,这种用途的放射性同位素叫示踪原子。
探究一
探究二
探究三
警示(1)核反应过程一般都是不可逆的,核反应方程不能用等号 连接,只能用单向箭头表示反应方向。
(2)核反应方程遵循质量数守恒而不是质量守恒,核反应过程中,一般会 发生质量的变化。
探究一
探究二
探究三
例题 2
(1)完成下列核反应方程:
A.24He+151 B→174N+ B.24 He+1213 Na→ C.24He+49Be→162 C+ D.24 He+1237 Al→1350 P+
①探伤:射线穿透金属部件时,如果遇到砂眼、裂痕等伤痕,接收到的射
线将与正常处不同,因此可利用放射性同位素放出射线探伤。
②测厚:射线穿透某些物质的本领与物质的厚度、密度有关,因此可用
射线来检查某些产品的厚度,技术上可用作自动控制。
③利用射线电离能力,可以使空气电离,除去纺织车间的静电,或制成报
警器。
辐照:利用射线照射,可以杀死癌细胞,用以治病;用射线照射植物,引起 植物变异,用以育种等。
探究一
探究二
探究三
例题 1
用盖革-米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟 405 次,若将一张 厚纸板放在计数器与放射源之间,计数器几乎测不到射线。10 天后再次测 量,测得该放射源的放射强度为每分钟 101 次,则下列关于射线性质及它的 半衰期的说法正确的是( )
A.放射源射出的是 α 射线 B.放射源射出的是 β 射线 C.这种放射性元素的半衰期是 5 天 D.这种放射性元素的半衰期是 2.5 天 解析:因厚纸板能挡住这种射线,可知这种射线是穿透能力最差的 α 射 线,选项 A 正确,B 错误;因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数 成正比,10 天后测出放射强度为原来的14,说明 10 天后放射性元素的原子核 个数只有原来的14,由半衰期公式知,已经过了两个半衰期,故半衰期是 5 天。 答案:AC
探究一
探究二
探究三
反思
计数器能测出放射源在单位时间内放出射线粒子的个数,即用它可以 测出放射源的放射强度,是环境监测的有效手段。
探究一
探究二
探究三
探究二原子核的人工转变及核反应方程 问题导引
生产和生活中所用的射线为什么都是人造放射性同位素?
提示这是因为人造放射性同位素的放射强度容易控制,放射源 形状可随意制作,更重要的是其半衰期比天然放射性物质短得多,放射性核 废料容易处理。
探究三
例题 3
关于放射性同位素的应用,下列说法中正确的是( ) A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电,从而达到消除有 害静电的目的
B.利用 γ 射线的贯穿性可以为金属探伤,也能进行人体透视 C.用放射线照射作物种子使其 DNA 发生变异,其结果一定是更优良的 品种
D.用 γ 射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量,以免对人体正常组织造 成太大的伤害
探究一
探究二
探究三
名师精讲
1.放射性同位素 具有放射性的同位素,叫作放射性同位素。天然存在的放射性元素只有 四十多种,但用人工方法得到的放射性同位素有一千多种。与天然放射性物 质相比,人造放射性同位素的放射强度容易控制,还可以制成各种所需的形 状。
探究一
探究二
探究三
2.放射性同位素的应用 (1)利用放射性同位素放出的射线:
解析:利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性,使空气分子电 离成为导体,将静电导出,A 错误;γ 射线对人体细胞伤害太大,不能用来进行 人体透视,B 错误;作物种子发生的 DNA 突变不一定都是有益的,还要经过 筛选才能培育出优秀品种,C 错误;用 γ 射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用, 因此要科学地控制剂量,D 正确。
探究一
探究二
探究三
(3)盖革-米勒计数器: 构造:主要部分是盖革-米勒计数管,里面是一个接在电源负极的导电 圆筒,筒的中间有一条接正极的金属丝。管中装有低压的惰性气体和少量的 酒精蒸气或溴蒸气,如图所示。
警示气泡室的原理同云室的原理类似,所不同的是气泡室里装 的是液体,如液态氢,而云室里装的是气体。
探究一
探究二
探究三
名师精讲
1.原子核的人工转变 (1)条件:用 α 粒子、质子、中子,甚至用 γ 光子轰击原子核使原子核发 生转变。
(2)实质:用粒子轰击原子核并不是粒子与原子核碰撞,将原子核打开, 而是粒子打入原子核内部使原子核发生了转变。
(3)规律:反应前、后电荷数守恒、质量数守恒。 2.三个重要的原子核的人工转变方程
探究一
探究二
探究三
2.仪器 (1)威耳逊云室: 构造:主要部分是一个塑料或玻璃制成的容器,它的下部是一个可以上 下移动的活塞,上盖是透明的,可以通过它来观察和拍摄粒子的运动径迹,云 室里面有干净的空气。如图所示。
(2)气泡室: 气泡室的原理同云室的原理类似,所不同的是气泡室里装的是液体,如 液态氢。控制气泡室内液体的温度和压强,使温度略低于液体的沸点。当气 泡室内压强突然降低时,液体的沸点变低,因此液体过热,粒子通过液体时在 它的周围就有气泡形成,从而显示粒子径迹。
+11 H
(2)在(1)的四个方程中,发现中子的核反应方程是
,发现放射
性同位素的方程是
。
解析:(1)由核反应的规律:质量数、电荷数守恒可以判断 A、C、D 选
项中的三个核反应生成物中都有中子。而 B 项中的核反应的生成物应为
26 12
Mg。
(2)查德威克发现中子的核反应方程为 C,约里奥-居里夫妇发现放射性
同位素的核反应方程为 D。
答案:(1)10n
26 12
Mg
1 0
n
1 0
n
(2)C
D
探究一
探究二
探究三
反思
写核反应方程的原则:(1)质量数守恒和电荷数守恒。 (2)中间用箭头,不能写成等号,因两端仅仅是质量数守恒,没有体现质 量相等;也不能仅画一横线,因箭头的方向还表示反应进行的方向。 (3)核反应必须是实际能够发生的,不能凭空乱写。
探究一
探究二
探究三
触类旁通
30 15
P
是放射性同位素,请完成下列核反应方程:
30 15
30
P→
14
Si+
。
答案:10 e
探究一
探究二
探究三
探究三放射性的应用及防护 问题导引
射线在人们心里是一个恶魔,谈核色变,怎样进行有效的防护呢?
放射性物质危险警告标志
探究一
探究二
探究三
提示其实射线并不可怕,可怕的是无知,只要熟知各种射线的特 点,就可以避开射线对我们的危害,如图所示,从图中你可能有所体会。
密封防护 防 距离防护 护 时间防护
把放射源密封在特殊的包壳里,或用特殊方法覆盖,以防止射线 泄漏 距放射源越远,人体吸收的剂量就越少,受到的危害就越轻 尽量减少受辐射时间
屏蔽防护 在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用
警示在利用放射性的同时,要注意保护生态一
探究二
探究三
4.辐射与安全
核爆炸
危 害 核泄漏
核爆炸的最初几秒钟放射出来的主要是强烈的 γ 射线和中子 流,这些射线具有很强的穿透能力,对人体和其他生物有很强的 杀伤作用
核工业生产和核科学研究中使用的放射性原材料,一旦泄漏就 会造成严重的污染
医疗照射
医疗中如果射线的剂量过大,也会导致病人受到损害,甚至造成 病人死亡
离,过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴,于是显示出射线的 径迹。
1234
b.
②气泡室:气泡室的原理同云室的原理类似,所不同的是气泡室里装的
是液体,如液态氢。 粒子通过过热液体时,在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹。
③盖革-米勒计数器:
a.优点:G-M 计数器非常灵敏,使用方便。 b.缺点:只能用来计数,不能区分射线的种类。
答案:D
探究一
探究二
探究三
反思
核辐射主要是放射性射线的辐射,少剂量的辐射对人体不会造成伤害。 生活中对放射性物质要有防范意识,远离放射源。
3.人工放射性同位素的优点 (1)资源丰富,天然放射性元素不过 40 多种,但人工放射性同位素已达 1 000 多种,目前每种元素都有了自己的放射性同位素。 (2)和天然放射性物质相比,人工放射性同位素的放射强度容易控制,还 可以制成各种所需的不同形状,特别是,它的半衰期比天然放射性物质短得 多,因此放射性废料容易处理。由于这些优点,所以在生产和科研中凡是用 到射线时,用的都是人工放射性同位素,而不用天然放射性物质。
3.人工放射性同位素
(1)同位素是指质子数相同、中子数不同的原子核。
(2)约里奥-居里夫妇发现人工放射性同位素的方程
:24
He+1237
Al→
30 15
P+10
n。
练一练
射线对人体有害,因此,在用作示踪原子时,应选择( )
A.半衰期较长的放射性元素
B.半衰期较短的元素
C.质量数较小的元素
D.质量数较大的元素
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1.探测射线的方法 (1)探测方法:
①组成射线的粒子会使气体或液体电离,以这些离子为核心,过饱和的
蒸气会产生雾滴,过热液体会产生气泡。
②射线能使照相乳胶感光。 ③射线能使荧光物质产生荧光。
(2)探测仪器:
①威耳逊云室:a.原理:粒子在云室内气体中飞过,使沿途的气体分子电
(1)卢瑟福发现质子:174N+24He O+11H。
(2)查德威克发现中子:49Be+24He C+10n。
(3)约里奥-居里夫妇发现人工放射性同位素:
4 2
He+1237
Al
P+10 n,
30
15 P
具有放射性,1350 P
Si+10 e。
探究一
探究二
探究三
3.人工转变核反应与衰变的比较 (1)不同点:原子核的人工转变是一种核反应,是其他粒子与原子核相碰 撞的结果,需要一定的装置和条件才能发生,而衰变是原子核的自发变化,它 不受物理和化学条件的影响。 (2)相同点:人工转变与衰变过程一样,在发生过程中质量数与电荷数都 守恒,反应前后粒子总动量守恒。
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2.核反应
(1)定义:原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。
(2)原子核的人工转变:
①1919 年卢瑟福用 α 粒子轰击氮原子核,产生了氧的一种同位素,同时
产生一个质子。
②卢瑟福发现质子的核反应方程:
14 7
N+24He→
17 8
O+11
H。
(3)遵循规律:质量数守恒,电荷数守恒。
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探究一
探究二
探究三
探究一探测射线的方法和仪器 问题导引
放射性射线实际上都是微观粒子流,用肉眼是看不见的,但可根据射线 的粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知射线的存在,那么这些射 线有什么特性呢?
提示使流体电离、底片感光、荧光物质发出荧光。
探究一
探究二
探究三
名师精讲
1.方法 探测射线的方法主要是利用放射线粒子与其他物质作用时产生的一 些现象来探知放射线的存在,这些现象主要是 (1)使气体电离,这些离子可使饱和蒸气产生云雾或使过热液体产生气 泡; (2)使照相底片感光; (3)使荧光物质产生荧光。
解析:由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化 学性质,故可利用放射性同位素作为示踪原子。但由于射线对人体有伤害,
一旦研究结束,就希望同位素放出的射线量大大减少,因此,应选用半衰期较
短、衰变稍快的元素作为示踪原子。
答案:B
1234
4.放射性同位素的应用与防护 (1)应用射线:应用射线可以测厚度、医疗方面的放射治疗、照射种子 培育优良品种等。 (2)示踪原子:有关生物大分子的结构及其功能的研究,要借助于示踪原 子。 (3)辐射与安全:人类一直生活在放射性的环境中,过量的射线对人体组 织有破坏作用。要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。
(2)做示踪原子: 由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学性
质,如果在某种元素里掺进一些放射性同位素,那么元素无论走到哪里,它的 放射性同位素也经过同样的过程。而放射性元素不断地放出射线,再用仪器 探测这些射线,即可知道元素的行踪,这种用途的放射性同位素叫示踪原子。
探究一
探究二
探究三
警示(1)核反应过程一般都是不可逆的,核反应方程不能用等号 连接,只能用单向箭头表示反应方向。
(2)核反应方程遵循质量数守恒而不是质量守恒,核反应过程中,一般会 发生质量的变化。
探究一
探究二
探究三
例题 2
(1)完成下列核反应方程:
A.24He+151 B→174N+ B.24 He+1213 Na→ C.24He+49Be→162 C+ D.24 He+1237 Al→1350 P+
①探伤:射线穿透金属部件时,如果遇到砂眼、裂痕等伤痕,接收到的射
线将与正常处不同,因此可利用放射性同位素放出射线探伤。
②测厚:射线穿透某些物质的本领与物质的厚度、密度有关,因此可用
射线来检查某些产品的厚度,技术上可用作自动控制。
③利用射线电离能力,可以使空气电离,除去纺织车间的静电,或制成报
警器。
辐照:利用射线照射,可以杀死癌细胞,用以治病;用射线照射植物,引起 植物变异,用以育种等。
探究一
探究二
探究三
例题 1
用盖革-米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟 405 次,若将一张 厚纸板放在计数器与放射源之间,计数器几乎测不到射线。10 天后再次测 量,测得该放射源的放射强度为每分钟 101 次,则下列关于射线性质及它的 半衰期的说法正确的是( )
A.放射源射出的是 α 射线 B.放射源射出的是 β 射线 C.这种放射性元素的半衰期是 5 天 D.这种放射性元素的半衰期是 2.5 天 解析:因厚纸板能挡住这种射线,可知这种射线是穿透能力最差的 α 射 线,选项 A 正确,B 错误;因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数 成正比,10 天后测出放射强度为原来的14,说明 10 天后放射性元素的原子核 个数只有原来的14,由半衰期公式知,已经过了两个半衰期,故半衰期是 5 天。 答案:AC
探究一
探究二
探究三
反思
计数器能测出放射源在单位时间内放出射线粒子的个数,即用它可以 测出放射源的放射强度,是环境监测的有效手段。
探究一
探究二
探究三
探究二原子核的人工转变及核反应方程 问题导引
生产和生活中所用的射线为什么都是人造放射性同位素?
提示这是因为人造放射性同位素的放射强度容易控制,放射源 形状可随意制作,更重要的是其半衰期比天然放射性物质短得多,放射性核 废料容易处理。
探究三
例题 3
关于放射性同位素的应用,下列说法中正确的是( ) A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电,从而达到消除有 害静电的目的
B.利用 γ 射线的贯穿性可以为金属探伤,也能进行人体透视 C.用放射线照射作物种子使其 DNA 发生变异,其结果一定是更优良的 品种
D.用 γ 射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量,以免对人体正常组织造 成太大的伤害
探究一
探究二
探究三
名师精讲
1.放射性同位素 具有放射性的同位素,叫作放射性同位素。天然存在的放射性元素只有 四十多种,但用人工方法得到的放射性同位素有一千多种。与天然放射性物 质相比,人造放射性同位素的放射强度容易控制,还可以制成各种所需的形 状。
探究一
探究二
探究三
2.放射性同位素的应用 (1)利用放射性同位素放出的射线:
解析:利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性,使空气分子电 离成为导体,将静电导出,A 错误;γ 射线对人体细胞伤害太大,不能用来进行 人体透视,B 错误;作物种子发生的 DNA 突变不一定都是有益的,还要经过 筛选才能培育出优秀品种,C 错误;用 γ 射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用, 因此要科学地控制剂量,D 正确。
探究一
探究二
探究三
(3)盖革-米勒计数器: 构造:主要部分是盖革-米勒计数管,里面是一个接在电源负极的导电 圆筒,筒的中间有一条接正极的金属丝。管中装有低压的惰性气体和少量的 酒精蒸气或溴蒸气,如图所示。
警示气泡室的原理同云室的原理类似,所不同的是气泡室里装 的是液体,如液态氢,而云室里装的是气体。
探究一
探究二
探究三
名师精讲
1.原子核的人工转变 (1)条件:用 α 粒子、质子、中子,甚至用 γ 光子轰击原子核使原子核发 生转变。
(2)实质:用粒子轰击原子核并不是粒子与原子核碰撞,将原子核打开, 而是粒子打入原子核内部使原子核发生了转变。
(3)规律:反应前、后电荷数守恒、质量数守恒。 2.三个重要的原子核的人工转变方程
探究一
探究二
探究三
2.仪器 (1)威耳逊云室: 构造:主要部分是一个塑料或玻璃制成的容器,它的下部是一个可以上 下移动的活塞,上盖是透明的,可以通过它来观察和拍摄粒子的运动径迹,云 室里面有干净的空气。如图所示。
(2)气泡室: 气泡室的原理同云室的原理类似,所不同的是气泡室里装的是液体,如 液态氢。控制气泡室内液体的温度和压强,使温度略低于液体的沸点。当气 泡室内压强突然降低时,液体的沸点变低,因此液体过热,粒子通过液体时在 它的周围就有气泡形成,从而显示粒子径迹。
+11 H
(2)在(1)的四个方程中,发现中子的核反应方程是
,发现放射
性同位素的方程是
。
解析:(1)由核反应的规律:质量数、电荷数守恒可以判断 A、C、D 选
项中的三个核反应生成物中都有中子。而 B 项中的核反应的生成物应为
26 12
Mg。
(2)查德威克发现中子的核反应方程为 C,约里奥-居里夫妇发现放射性
同位素的核反应方程为 D。
答案:(1)10n
26 12
Mg
1 0
n
1 0
n
(2)C
D
探究一
探究二
探究三
反思
写核反应方程的原则:(1)质量数守恒和电荷数守恒。 (2)中间用箭头,不能写成等号,因两端仅仅是质量数守恒,没有体现质 量相等;也不能仅画一横线,因箭头的方向还表示反应进行的方向。 (3)核反应必须是实际能够发生的,不能凭空乱写。
探究一
探究二
探究三
触类旁通
30 15
P
是放射性同位素,请完成下列核反应方程:
30 15
30
P→
14
Si+
。
答案:10 e
探究一
探究二
探究三
探究三放射性的应用及防护 问题导引
射线在人们心里是一个恶魔,谈核色变,怎样进行有效的防护呢?
放射性物质危险警告标志
探究一
探究二
探究三
提示其实射线并不可怕,可怕的是无知,只要熟知各种射线的特 点,就可以避开射线对我们的危害,如图所示,从图中你可能有所体会。
密封防护 防 距离防护 护 时间防护
把放射源密封在特殊的包壳里,或用特殊方法覆盖,以防止射线 泄漏 距放射源越远,人体吸收的剂量就越少,受到的危害就越轻 尽量减少受辐射时间
屏蔽防护 在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用
警示在利用放射性的同时,要注意保护生态一
探究二
探究三
4.辐射与安全
核爆炸
危 害 核泄漏
核爆炸的最初几秒钟放射出来的主要是强烈的 γ 射线和中子 流,这些射线具有很强的穿透能力,对人体和其他生物有很强的 杀伤作用
核工业生产和核科学研究中使用的放射性原材料,一旦泄漏就 会造成严重的污染
医疗照射
医疗中如果射线的剂量过大,也会导致病人受到损害,甚至造成 病人死亡
离,过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴,于是显示出射线的 径迹。
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b.
②气泡室:气泡室的原理同云室的原理类似,所不同的是气泡室里装的
是液体,如液态氢。 粒子通过过热液体时,在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹。
③盖革-米勒计数器:
a.优点:G-M 计数器非常灵敏,使用方便。 b.缺点:只能用来计数,不能区分射线的种类。
答案:D
探究一
探究二
探究三
反思
核辐射主要是放射性射线的辐射,少剂量的辐射对人体不会造成伤害。 生活中对放射性物质要有防范意识,远离放射源。
3.人工放射性同位素的优点 (1)资源丰富,天然放射性元素不过 40 多种,但人工放射性同位素已达 1 000 多种,目前每种元素都有了自己的放射性同位素。 (2)和天然放射性物质相比,人工放射性同位素的放射强度容易控制,还 可以制成各种所需的不同形状,特别是,它的半衰期比天然放射性物质短得 多,因此放射性废料容易处理。由于这些优点,所以在生产和科研中凡是用 到射线时,用的都是人工放射性同位素,而不用天然放射性物质。
3.人工放射性同位素
(1)同位素是指质子数相同、中子数不同的原子核。
(2)约里奥-居里夫妇发现人工放射性同位素的方程
:24
He+1237
Al→
30 15
P+10
n。
练一练
射线对人体有害,因此,在用作示踪原子时,应选择( )
A.半衰期较长的放射性元素
B.半衰期较短的元素
C.质量数较小的元素
D.质量数较大的元素