最新13章原子核和放射性教学讲义PPT
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核与放射知识介绍ppt课件
射性同位素衰变的快慢，通常用“半衰期”来表
示。半衰期（half-life）即一定数量放射性同位素原子数目减少到其初始 值一半时 所需要的时间。
电离辐射
电离辐射是指波长短、频率高、能量高的射线。电离辐射可以从原子、分子
或其他束缚状态放出（ionize）一个或几个电子的过程。电离辐射是一切能引起 物质电离的辐射总称，其种类很多，高速带电粒子有α粒子、β粒子、质子，不 带电粒子有中子以及X射线、γ射线。 α射线是一种带电粒子流，由于带电，它所到之处很容易引起电离。α射线 有很强的电离本领，这种性质既可利用。也带来一定破坏处，对人体内组织破坏 能力较大。由于其质量较大，穿透能力差，在空气中的射程只有几厘米，只要一
张纸或健康的皮肤就能挡住。
β射线也是一种高速带电粒子，其电离本领比α射线小得多，但穿透本领比 α射线大，但与X、γ射线比β射线的射程短，很容易被铝箔、有机玻璃等材料 吸收。 X射线和γ射线的性质大致相同，是不带电波长短的电磁波，因此把他们统 称为光子。两者的穿透力极强，要特别注意意外照射防护。
射线
射线是指具有特定能量的粒子或光子束流。由各种放射性核素发射出的、具 有特定能量的粒子或光子束流。反应堆工程中常见的有的射线、射射线、γ射线 和中子射线。各种射线，由于电离密度不同，生物效应是不同的，所引起的变异 率也有差别。为了获得较高的有利突变，必须选择适当的射线，但由于射线来源、 设备条件和安全等因素，目前最常用的是γ射线和x射线。 γ射线是原子衰变裂解时放出的射线之一。此种电磁波波长很短，穿透力很 强，又携带高能量，容易造成生物体细胞内的DNA断裂进而引起细胞突变、造血 功能缺失、癌症等疾病。但是它可以杀死细胞，因此也可以作杀死癌细胞，以作 医疗之用。 x射线波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射， 是由x光机产生的高能电磁波。波长比γ射线长， 射程略近，穿透力不及γ射线。有危险，应屏蔽。
示。半衰期（half-life）即一定数量放射性同位素原子数目减少到其初始 值一半时 所需要的时间。
电离辐射
电离辐射是指波长短、频率高、能量高的射线。电离辐射可以从原子、分子
或其他束缚状态放出（ionize）一个或几个电子的过程。电离辐射是一切能引起 物质电离的辐射总称，其种类很多，高速带电粒子有α粒子、β粒子、质子，不 带电粒子有中子以及X射线、γ射线。 α射线是一种带电粒子流，由于带电，它所到之处很容易引起电离。α射线 有很强的电离本领，这种性质既可利用。也带来一定破坏处，对人体内组织破坏 能力较大。由于其质量较大，穿透能力差，在空气中的射程只有几厘米，只要一
张纸或健康的皮肤就能挡住。
β射线也是一种高速带电粒子，其电离本领比α射线小得多，但穿透本领比 α射线大，但与X、γ射线比β射线的射程短，很容易被铝箔、有机玻璃等材料 吸收。 X射线和γ射线的性质大致相同，是不带电波长短的电磁波，因此把他们统 称为光子。两者的穿透力极强，要特别注意意外照射防护。
射线
射线是指具有特定能量的粒子或光子束流。由各种放射性核素发射出的、具 有特定能量的粒子或光子束流。反应堆工程中常见的有的射线、射射线、γ射线 和中子射线。各种射线，由于电离密度不同，生物效应是不同的，所引起的变异 率也有差别。为了获得较高的有利突变，必须选择适当的射线，但由于射线来源、 设备条件和安全等因素，目前最常用的是γ射线和x射线。 γ射线是原子衰变裂解时放出的射线之一。此种电磁波波长很短，穿透力很 强，又携带高能量，容易造成生物体细胞内的DNA断裂进而引起细胞突变、造血 功能缺失、癌症等疾病。但是它可以杀死细胞，因此也可以作杀死癌细胞，以作 医疗之用。 x射线波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射， 是由x光机产生的高能电磁波。波长比γ射线长， 射程略近，穿透力不及γ射线。有危险，应屏蔽。
《原子核和放射性》课件
放射性治疗
利用放射性核素释放的 射线对肿瘤进行照射， 杀死癌细胞或抑制其生 长。
放射性药物
利用放射性核素标记的 药物，如碘-131治疗甲 状腺疾病，以及正电子 发射断层扫描（PET） 药物用于诊断肿瘤等疾 病。
工农业应用
放射性测井
01
利用放射性核素标记的示踪剂检测石油和天然气储层，提高油
气勘探的效率和准确性。
核物理实验
利用放射性核素产生的射线进行核反应研究，探索原子核的结构 和性质，推动核物理学的发展。
地质年代学
利用放射性核素的衰变规律测定岩石和矿物的年龄，研究地球的 形成和演化历史。
05
CATALOGUE
放射性的防护与安全
放射性防护的原则与措施
放射性防护原则
采取一切合理措施，保护工作人员和 公众免受放射性危害，并尽可能减少 放射性照射。
放射性
某些不稳定原子核会自发地释放出射 线，这种现象称为放射性。
半衰期
放射性同位素的应用
在医学、工业、科研等领域有广泛应 用，如放射性治疗、工业探伤、放射 性示踪等。
放射性衰变过程中，一半原子核发生 衰变所需要的时间。
02
CATALOGUE
放射性及其来源
放射性的定义
放射性
是指物质能够自发地放出 射线，并从原子核内部释 放出能量。
遵循国家和地方政府的放射性安全标准和 法规，确保放射性设施建设和运行符合相 关要求。
按照国家规定申请和办理放射性工作许可 证，确保合法合规开展放射性工作。
监测与记录
应急预案
定期对工作场所和设备进行放射性监测， 并做好监测数据的记录和分析，及时发现 和解决潜在问题。
制定和实施放射性事故应急预案，确保在 发生事故时能够迅速、有效地应对，减轻 事故后果。
医学物理学课件原子核和放射性
原子核的组成 原子核的自旋与磁矩
原子核的放射性衰变
原子的电磁性质
原子能级与能级跃迁
原子光谱的分类与特征
光的吸收与发射
02
放射性和放射性衰变
放射性定义
01
原子序数大于或等于83的所有元素都具有放射性
02
具有放射性的元素在蜕变过程中释放出能量
这种特性被称为放射性
03
放射性衰变
放射性衰变是核素转变为另一 种核素的过程
X射线的穿透能力极强，可用于医 疗、工业和安检等领域。
04
射线的探测和相互作用
射线的探测
闪烁计数器
01
利用闪烁物质（如NaI、CsI等）在射线经过时产生的荧光现象
来探测射线。
半导体探测器
02
利用半导体材料中的电子和空穴对射线的敏感特性来探测射线
。
塑料闪烁计数器
03
利用塑料闪烁物质在射线经过时产生的荧光现象来探测射线，
要点一
核磁共振成像（MRI ）
利用原子核自旋的特性，施加磁场进 行激发，获取核磁信号，以重建图像 。
要点二
正电子发射断层扫描 （PET）
通过标记示踪核素，监测其在人体内 的分布和代谢情况，用于肿瘤、神经 系统等疾病诊断。
要点三
单光子发射计算机断 层扫描（SPE…
利用γ射线探测器采集人体内放射性 核素发射的γ射线，重建图像以检测 病变组织。
对放射性废物处理和运输前后进行 环境监测和评价，确保环境安全。
THANKS
感谢观看
γ射线
γ射线是由放射性物质衰变时 释放出的电磁波，具有高能量 、高穿透力的特性。
γ射线在电场中不会被吸引， 在磁场中也不会被排斥。
γ射线的穿透能力极强，在空 气中的射程可达几百米至几千 米。
原子核的放射性衰变
原子的电磁性质
原子能级与能级跃迁
原子光谱的分类与特征
光的吸收与发射
02
放射性和放射性衰变
放射性定义
01
原子序数大于或等于83的所有元素都具有放射性
02
具有放射性的元素在蜕变过程中释放出能量
这种特性被称为放射性
03
放射性衰变
放射性衰变是核素转变为另一 种核素的过程
X射线的穿透能力极强，可用于医 疗、工业和安检等领域。
04
射线的探测和相互作用
射线的探测
闪烁计数器
01
利用闪烁物质（如NaI、CsI等）在射线经过时产生的荧光现象
来探测射线。
半导体探测器
02
利用半导体材料中的电子和空穴对射线的敏感特性来探测射线
。
塑料闪烁计数器
03
利用塑料闪烁物质在射线经过时产生的荧光现象来探测射线，
要点一
核磁共振成像（MRI ）
利用原子核自旋的特性，施加磁场进 行激发，获取核磁信号，以重建图像 。
要点二
正电子发射断层扫描 （PET）
通过标记示踪核素，监测其在人体内 的分布和代谢情况，用于肿瘤、神经 系统等疾病诊断。
要点三
单光子发射计算机断 层扫描（SPE…
利用γ射线探测器采集人体内放射性 核素发射的γ射线，重建图像以检测 病变组织。
对放射性废物处理和运输前后进行 环境监测和评价，确保环境安全。
THANKS
感谢观看
γ射线
γ射线是由放射性物质衰变时 释放出的电磁波，具有高能量 、高穿透力的特性。
γ射线在电场中不会被吸引， 在磁场中也不会被排斥。
γ射线的穿透能力极强，在空 气中的射程可达几百米至几千 米。
13章原子核和放射性
二.半衰期
原子核数目因衰变减少到原来的一半所需 的时间T,称为半衰期(half life)：
N0 T T N N 0e e 2 2 ln 2 0.693 T
T
ln 2
半衰期T 与一样,是放射性核素的特征常量. 用T 表示的衰变定律：
ln 2 T ln 2 1 t ln( )t / T N N 0 e t N 0 e T N 0 e 2
中子
原子核的结合能非常大，所以一般原子 核都是非常稳定的系统。然而，不同原子核 的稳定程度不同。因此引入比结合能概念。
原子核的结合能 E 与该核核子数 A 的比值称
为 比 结 合 能 (specific binding energy) ， 即每个核子的平均结合能：
E mc 2 A A
式中R0 1.210 15m. 计算原子核物质密度。
13
m Au 3 Au 3u 3 1/ 3 3 V 4 R3 4 ( Ro A ) 4 Ro 3
由上式可知：
3u 4 Ro
3
各种原子核应有基本相同的核物质密度。 原子核体积很小, 密度极大，与“中子星” 的密度相当。像一个乒乓球那么大的核物质， 其重量约为20亿吨。
第十三章 原子核和放射性
13.1 原子核的基本性质 13.2原子核的衰变类型 13.3原子核的衰变规律 13.4射线与物质的相互作用
1911年卢瑟福通过金箔对粒子的散射实验确立 了原子的核式模型 , 即原子由处于中心的原子核和 核外运动的电子组成.由此开始了对原子核的探索.
金箔对粒子的散射实验
质子和中子并不是基本粒子 1964年盖尔曼提出质子和中子由更基 本的粒子夸克组成。 夸克带有分数电荷。
原子核和放射性.pptx
D dE dm
1Gy 1J.kg -1
吸收剂量率：单位时间内的吸收剂量
感谢你的欣赏
三：剂量当量 表示各种射线或粒子被吸收后引起生物效应的程度， 或对生命组织的危害 乘上适当修正系数的吸收剂量
H DQ
1Sv 1J.kg-1
感谢你的欣赏
四、防护措施：
(1) 室内应有良好的通风条件； (2) 放射源与工作人员之间应保持最大距离；尽量减少受照射
感谢你的欣赏
2、 原子核是个带电系统
原子核是一个带正电荷的旋转系统
自旋 具有动量矩和磁矩
3、原子核的能级是分立的。原子核可以处在不同的 能量状态上，即能级上，在外界作用下可以发生核能 级的跃迁。
在磁场的作用下，原来的一个 能级分裂成几个子能级。
感谢你的欣赏
四、质量亏损和结合能
原子核
A Z
X
质量为mX，包含Z个质子和(A-Z)个
感谢你的欣赏
二、半衰期和平均寿命 1、半衰期 T：放射性核数衰减为原有数量的一半所
需的时间 单位：s；min；h；d；a
感谢你的欣赏
例题：131I 用于治疗甲状腺疾病。T=8.1d。服用 8.1d、 16.2d、60d后，现有核占原有核的百分之几？
t
N N0
1 2
8.1
8.1
N N0
感谢你的欣赏
核素
稳定性核素 放射性核素
天然 (Z > 81)
人工
反应堆、加速器
遵守 电荷、质量、能量、动量和核子数守恒定律。
衰变能：依据质能关系式，核衰变前后的质量 差值，将转变为核衰变过程中所释放的能量。 转变为衰变生成的所有粒子的动能。
感谢你的欣赏
1Gy 1J.kg -1
吸收剂量率：单位时间内的吸收剂量
感谢你的欣赏
三：剂量当量 表示各种射线或粒子被吸收后引起生物效应的程度， 或对生命组织的危害 乘上适当修正系数的吸收剂量
H DQ
1Sv 1J.kg-1
感谢你的欣赏
四、防护措施：
(1) 室内应有良好的通风条件； (2) 放射源与工作人员之间应保持最大距离；尽量减少受照射
感谢你的欣赏
2、 原子核是个带电系统
原子核是一个带正电荷的旋转系统
自旋 具有动量矩和磁矩
3、原子核的能级是分立的。原子核可以处在不同的 能量状态上，即能级上，在外界作用下可以发生核能 级的跃迁。
在磁场的作用下，原来的一个 能级分裂成几个子能级。
感谢你的欣赏
四、质量亏损和结合能
原子核
A Z
X
质量为mX，包含Z个质子和(A-Z)个
感谢你的欣赏
二、半衰期和平均寿命 1、半衰期 T：放射性核数衰减为原有数量的一半所
需的时间 单位：s；min；h；d；a
感谢你的欣赏
例题：131I 用于治疗甲状腺疾病。T=8.1d。服用 8.1d、 16.2d、60d后，现有核占原有核的百分之几？
t
N N0
1 2
8.1
8.1
N N0
感谢你的欣赏
核素
稳定性核素 放射性核素
天然 (Z > 81)
人工
反应堆、加速器
遵守 电荷、质量、能量、动量和核子数守恒定律。
衰变能：依据质能关系式，核衰变前后的质量 差值，将转变为核衰变过程中所释放的能量。 转变为衰变生成的所有粒子的动能。
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最新届高考物理第一轮考点总复习课件——原子核与放射性、核能、波与粒子教学讲义ppt
量亏损的原子质量单位乘以931.5MeV.
• (3)能的转化和守恒定律.
(2011·海南卷)2011 年 3 月 11 日，日本发生九级大地震，造
成福岛核电站的核泄漏事故．在泄露的污染物中含有 131I 和 137Cs
2013届高考物理第一轮考 点总复习课件——原子核 与放射性、核能、波与粒
子
• 一、天然放射现象
• 1.天然放射现象：某些元素 自发放地射某 些射线的现象称为天然放射现象，这些元 素称放射性元素 .
• 2.三种射线的本质：α射线是 氦，核β流射 线是 电子，流γ射线是 光子. 流
• 二、原子核的新衰核变
• B.原子核每放出一个α粒子，原子序 数增加4
• C.原子核每放出一个β粒子，原子序 数减少1
• D.原子核每放出一个β粒子，原子序 数增加1
解析：由于a粒子是氦的原子核，内部有2个 质子和2个中子，原子序数为2，核子数为4.而b粒 子是电子，质子数和中子数为0，原子序数为0， 所以，原子核每放出一个a粒子，被a粒子带走2个 质子，原子序数减少2, 而原子核每放出一个b粒子， 原子核内将有一个中子转化为一个质子并产生一 个电子，产生的电子放出了，但原子核内增加了 一个质子，原子序数增加1，正确答案为D.
有入射光的频率ν ν0时，才能产生光电 效应.
无关
• (2)光增电大子的最大初动能与入射光的强
度
，只随着入射光的频率增大
而
.
• (3)入射光照到金属上时，光电子的发射几 乎是瞬时的，一般不超过10-9s.
• (4)在发生光电效应时，光电流的强度与入 射光的强度成正比.
• 五、康普顿效应
• X射线散射时，部分散射光的波长变长，波 长改变的多少与散射角有关，这种现象称 为康普顿效应.
《原子核与放射》课件
药物标记
放射性标记的化合物可用于研究药物 在体内的分布、吸收和代谢。这有助 于药物设计和优化。
药效评估
通过标记药物并观察其在体内的分布 和代谢，可以评估新药的药效和安全 性。
04 放射性对环境的影响
放射性对生物的影响
生物体内辐射损伤
放射性物质可引起生物体内DNA损伤、染色体畸变等，导致细胞死亡或基因突 变。
保其处于良好状态。
废弃物处理
对废弃的放射性物质进 行妥善处理，避免对环
境和人员造成危害。
放射性事故的应急处理
应急预案
制定详细的放射性事故应急预案，明确应急 组织、救援措施和救援流程。
紧急处置
在发生放射性事故时，立即启动应急预案， 采取紧急处置措施，控制事故扩大。
人员疏散
及时疏散事故现场及周边的人员，避免造成 伤害。
生物种群与群落影响
放射性可影响生物种群的繁殖和生存，进而影响整个生态系统的结构和功能。
放射性对土壤的影响
土壤质量下降
放射性物质在土壤中的积累可能导致土壤质量下降，影响土壤微生物和植物的生 长。
土壤污染与扩散
放射性物质可能污染土壤，并随雨水冲刷等途径扩散至周边环境。
放射性对水体的影响
水体辐射污染
放射性物质可溶于水，导致水体辐射污染，影响水生生物的生存和人类用水安全。
放射性衰变：是指放射性核素自发地 转变成另一种核素的过程，同时释放 出射线。
衰变过程中释放的能量以射线形式释 放出去，包括α射线、β射线和γ射线 等。
衰变过程中，原子核的质子数和中子 数发生变化，从而转变为另一种核素 。
放射性衰变的类型
α衰变
放射性核素自发地转变成另一 种核素，同时释放出一个氦原
子核（α粒子）。
放射性标记的化合物可用于研究药物 在体内的分布、吸收和代谢。这有助 于药物设计和优化。
药效评估
通过标记药物并观察其在体内的分布 和代谢，可以评估新药的药效和安全 性。
04 放射性对环境的影响
放射性对生物的影响
生物体内辐射损伤
放射性物质可引起生物体内DNA损伤、染色体畸变等，导致细胞死亡或基因突 变。
保其处于良好状态。
废弃物处理
对废弃的放射性物质进 行妥善处理，避免对环
境和人员造成危害。
放射性事故的应急处理
应急预案
制定详细的放射性事故应急预案，明确应急 组织、救援措施和救援流程。
紧急处置
在发生放射性事故时，立即启动应急预案， 采取紧急处置措施，控制事故扩大。
人员疏散
及时疏散事故现场及周边的人员，避免造成 伤害。
生物种群与群落影响
放射性可影响生物种群的繁殖和生存，进而影响整个生态系统的结构和功能。
放射性对土壤的影响
土壤质量下降
放射性物质在土壤中的积累可能导致土壤质量下降，影响土壤微生物和植物的生 长。
土壤污染与扩散
放射性物质可能污染土壤，并随雨水冲刷等途径扩散至周边环境。
放射性对水体的影响
水体辐射污染
放射性物质可溶于水，导致水体辐射污染，影响水生生物的生存和人类用水安全。
放射性衰变：是指放射性核素自发地 转变成另一种核素的过程，同时释放 出射线。
衰变过程中释放的能量以射线形式释 放出去，包括α射线、β射线和γ射线 等。
衰变过程中，原子核的质子数和中子 数发生变化，从而转变为另一种核素 。
放射性衰变的类型
α衰变
放射性核素自发地转变成另一 种核素，同时释放出一个氦原
子核（α粒子）。
医学物理学课件原子核和放射性
核的稳定性与放射性衰变
核的稳定性取决于其质子数和中子数的 比例。如果比例不合适，核就会变得不
稳定，容易发生放射性衰变。
放射性衰变是一种自发的过程，其中一 个原子核会转变为另一个原子核，并释
放出射线或粒子。
放射性衰变包括α衰变、β衰变和γ衰变 等不同类型。α衰变释放出一个α粒子 （氦原子核），β衰变释放出一个β粒 子（电子或正电子），γ衰变则释放出
半衰期
放射性核素衰变到一半所需的时间，单位通常是秒或年。
放射性衰变的应用
核医学
利用放射性核素诊断疾病，如PET/CT、SPECT等 。
放射治疗
利用放射性核素发出的射线治疗肿瘤等疾病。
放射性示踪法
利用放射性核素作为示踪剂，研究物质的运动和 变化过程。
03
CATALOGUE
射线与物质的相互作用
射线的种类和特点
放射性药物的开发与应用
随着放射性医学的发展，新型放射性药物的开发和应用将更加广泛，如 放射性核素标记的肿瘤诊断药物、放射性免疫药物等，将为临床提供更 加精准和有效的诊断和治疗手段。
放射性医学与其他学科的交叉融合
放射性医学将与生物学、化学、药学等多个学科进行交叉融合，开展基 础研究和应用研究，推动医学领域的创新和发展。
医学物理学课件 ：原子核和放射 性
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目录
• 原子核的基本性质 • 放射性衰变 • 射线与物质的相互作用 • 医学应用 • 未来展望
01
CATALOGUE
原子核的基本性质
原子核的组成
原子核是由质子和中子组成的 。质子数和中子数之和等于原 子的原子序数。
不同元素的原子核具有不同的 质子数和中子数，因此具有不 同的核电荷数和核外电子数。
《原子核与放射性》课件
1 种类和特征
放射性分为阿尔法衰变、贝塔衰变和伽马射线。放射性物质具有不稳定的原子核，通过 放射射线来稳定核的结构。
2 危害和应用
放射性射线对人体有辐射危害，但也广泛应用于医学、工业和能源等领域。
放射性衰变
1
概念和类型
放射性衰变是指不稳定原子核自发转变成
衰变定律和半衰期
2
稳定核的过程，有α衰变、β衰变和γ衰变。
《原子核与放射性》PPT课件
原子核与放射性 概述 - 什么是原子核？ - 什么是放射性？ - 原子核与放射性的关系
原子核的结构和性质
组成
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子电荷中性。
结构特点
原子核是原子的中心部分，呈球形，尺寸微小。
性质
原子核具有稳定性和不稳定性，可发生核反应、放射衰变。
放射性
危害和防护
电离辐射对生物体具有辐射危 害，防护措施包括屏蔽和保护 设备。
核反应和核能
类型和能量释放
核反应包括裂变和聚变，释放出巨大的能量。
应用
核反应广泛应用于核武器、核电站和核医学等领域。
发展和前景
核能作为一种清洁能源，正朝着更安全、高效的方向Biblioteka 展，为人类提供可持续的能源解决方 案。
总结
1 原子核与放射性的关系 3 电离辐射的危害和防护
2 放射性的种类和特征 4 核反应和核能的应用和发展
衰变定律描述了放射性核的衰变过程，半
衰期是指半数核衰变所需的时间。
3
应用
放射性衰变可用于测定年代、医学诊断和 治疗，以及核能发电等。
电离辐射
种类
电离辐射包括带电粒子辐射和 电磁波辐射，如α粒子、β粒子 和γ射线。
测量和剂量单位
放射性分为阿尔法衰变、贝塔衰变和伽马射线。放射性物质具有不稳定的原子核，通过 放射射线来稳定核的结构。
2 危害和应用
放射性射线对人体有辐射危害，但也广泛应用于医学、工业和能源等领域。
放射性衰变
1
概念和类型
放射性衰变是指不稳定原子核自发转变成
衰变定律和半衰期
2
稳定核的过程，有α衰变、β衰变和γ衰变。
《原子核与放射性》PPT课件
原子核与放射性 概述 - 什么是原子核？ - 什么是放射性？ - 原子核与放射性的关系
原子核的结构和性质
组成
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子电荷中性。
结构特点
原子核是原子的中心部分，呈球形，尺寸微小。
性质
原子核具有稳定性和不稳定性，可发生核反应、放射衰变。
放射性
危害和防护
电离辐射对生物体具有辐射危 害，防护措施包括屏蔽和保护 设备。
核反应和核能
类型和能量释放
核反应包括裂变和聚变，释放出巨大的能量。
应用
核反应广泛应用于核武器、核电站和核医学等领域。
发展和前景
核能作为一种清洁能源，正朝着更安全、高效的方向Biblioteka 展，为人类提供可持续的能源解决方 案。
总结
1 原子核与放射性的关系 3 电离辐射的危害和防护
2 放射性的种类和特征 4 核反应和核能的应用和发展
衰变定律描述了放射性核的衰变过程，半
衰期是指半数核衰变所需的时间。
3
应用
放射性衰变可用于测定年代、医学诊断和 治疗，以及核能发电等。
电离辐射
种类
电离辐射包括带电粒子辐射和 电磁波辐射，如α粒子、β粒子 和γ射线。
测量和剂量单位
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位于浙江海盐的秦山核电站是我国第
一座自行研究、设计、建设的核电
站.1991年12月首次并网发电,结束了 中国大陆无核电的历史.上图为全景, 下图为主控制室.
三.原子核的自旋和磁矩
原子核的角动量称为核自旋(nuclear spin).原子 核角动量大小为
PI I(I1)
h2,I为核自旋量子数,可以取半整数或整
Izg2m epP Izg2m epm IgIm N
其中
N2em p5.05 018 0 27 JT-1
称为核磁子(nuclear magneton),是核磁矩的单位.
定义核磁矩大小为mI 取I 时的Iz 值,即gIN .
质子磁矩大小为2.793N,并不是“理所当然”的 为 1N( 电 子 磁 矩 1B) ； 中 子 磁 矩 大 小 为 1.913N ,并非“当然为零”(因为中子不带电).
E/A
的大小可以作为核稳定性的量度.
比结合能曲线
获得原子能的途径：重核裂变、轻核聚变. 原子弹和氢弹就是分别利用重核裂变和轻核聚变 原理研制出来的核武器.
右图分别为中国第一颗 原子弹(1964年)和第一 颗氢弹(1967年)爆炸时 产生的蘑菇云.下图为 美国投到广岛的原子弹 “Little Boy”.
这说明：
❖ 虽然中子整体不带电,但它内部还存在电荷分 布；
❖ 质子和中子都不是几何的“点”,而具有内部 结构.
1964年盖尔曼和茨威格
(G. Zweig, 1937– )独立
地提出质子和中子不是
基本粒子,而是由更基
本的夸克(quark)组成.质
子由2个上夸克和1个下
夸克组成；中子由1个
上夸克和2个下夸克组
13章原子核和放射性
❖ 1911年卢瑟福通过金箔对 粒子的散射实验确立了原子 的核式模型,即原子由处于中 心的原子核和核外运动的电 子组成.由此开始了对原子核 的探索.
金箔对粒子的散射实验
卢瑟福(E. Rutherford, 1871– 1937) 英 籍 新 西 兰 物 理 学 家 .1908 年 因 研 究 元 素 的 蜕 变和放射化学获诺贝尔化学
成.由于质子电荷量为1
个 元 电 荷 , 因 此 夸 克 带 盖尔曼(M. Gell-Mann, 1929–69 年 因 对 基 本 粒
子及其相互作用的分类所作的贡
献和发现获诺贝尔物理学奖.
原子核磁矩在外磁场作用下将产生附加能量,导致 能级分裂.在外磁场中的原子核将吸收特定频率的 电磁波,这种现象称为核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR).
数. 角动量在空间某一方向的投影是量子化的
PIzmI
mI为核自旋磁量子数.对于确定的I 值,mI 可取
I,I 1,I 2,…, I + 1, I,共2I + 1个值.
原子核的自旋与状态有关,激发态原子核的自旋 不一定等于基态的自旋.实验发现基态时
质子、中子数目
原子核的自旋I
奇偶核或偶奇核
半整数
偶偶核
A Z
X
的结
合能 E定义为
E ( Z A X [ Z )( 1 1 H M (A ) Z ) M ( 0 1 n M )( Z A X c 2)]
式中
M
(11 H) 、
M
(
1 0
n)
及
M (ZAX) 分别表示氢原子、
中子及
A Z
X
原子的质量.
原子核的结合能 E 与该核核子数A的比值称为 比结合能(specific binding energy)：
E2 mI 1/2
mI 1/2 E gN B
E1
氢核在外磁场中的能级
拉比(I. Rabi, 1898–1988, 左)美籍奥地利物理学家,1944年因用共振方法 记录了原子核的磁特性获诺贝尔物理学奖.布洛赫(F. Bloch, 1905–1983, 中)美籍瑞士物理学家和珀塞尔(E. Purcell, 1912–1997, 右)美国物理学 家,1952年因发展了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现获诺贝尔
原子核的质量常用原子质量单位(atomic mass unit)
u表示,原子质量单位定义为自然界中碳最丰富的
同位素
12 6
C
原子质量的1/12.
1 u 1 1m 2 (1 6 C 2 1 ) .65 6 3 0 1 2 9 0 k 7 g 9.5 3 M 1c 2 eV
质子质量 mn1.008 665 u 中子质量 mp1.007 276 u 质量数为A的原子核质量近似为Au.
零
奇奇核
整数
原 子 核 不 仅 具 有 自 旋 , 也 具 有 核 磁 矩 (nuclear magnetic moment).
核磁矩一方面来自核子的自旋磁矩,另一方面来 自各核子的轨道磁矩.但核磁矩并不是各核子磁 矩的简单相加.
核磁矩矢量与核μI角动g 量2me矢p 量PI成正比
其 中 mp 为 质 子 质 量 ,g 称 为 朗 德 因 子 (Lande g factor),或称原子核的g因子(g-factor),不同核的 g因子不同.核磁矩在z轴方向上的投影为
一类具有确定质子数和核子数的中性原子称为
核素(nuclide),用
A Z
X
表示.其中X为元素符号,Z和
A分别表示原子序数和原子质量数.
质子数相同的不同核素称为同位素(isotope)；具 有相同中子数,不同质子数的异类核素称为同中 子异位素(isotone)；质量数相同,质子数不同的 一类核素称为同量异位素(isobar)；质量数和质 子数相同而处于不同能量状态的一类核素称为 同核异能素(isomer).同位素在自然界中的含量百 分比称为同位素丰度(isotope abundance).
奖.
§13–1 原子核的基本性质
一.原子核的组成
1896年贝克勒尔发现铀的放射性,1898年居里夫妇 发现了放射性元素钋和镭. 1919年卢瑟福发现质子(proton). 1932年查德威克发现中子(neutron). 海森伯等人提出原子核是由质子和中子组成的.质 子和中子统称为核子(necleon). 原子核中的质子数等于核外电子数,即原子序数Z. 原子核的质量数A就是核子的总数,若以N表示中 子数,则A=Z+N.
原子核半径与核子数有近似关系
R R0A1 3
式中R0 1.210 15m. 因此,原子核体积很小,密度很大.
二.原子核的结合能
原子核的质量总是小于组成该原子核的核子质量 之和,两者的差值称为质量亏损(mass defect).
自由核子结合成原子核时释放的能量称为原子核
的结合能(binding
energy).任意一个核素