22原子核的放射性衰变及应用

tet dt

1

1 T 1.44T ln 2
测定半衰期的方法： 测出：dN / dt
dN dt
N
N0et
ln(
dN dt
)

ln(
N0
)

t
绘图 一条直线图 直线的斜率等于
ln( dN ) ln(N ) ln(N0 )
衰变前：母核静止，总动量为0
动量守恒： m M Z 2V
Ed

1 2
m
2

1 2
M
Z
2V
2

1 2
m
2

m2 2
2M Z 2

E (1
m ) M Z 2
3. 能谱和原子核能级 实验发现，在衰变中，大多数核素将放射出几组不
同动能的粒子性 原子核具有分立的能量状态。
N
N0
dN N
0t dt
ln N t
N0
放射性衰变的指数规律
dN / dt
N
衰变常数
dN / dt t 时刻、单位时间内发生衰变的原子核数
：表示一个原子核在单位时间内发生衰变的几率。
半衰期：放射性物质的原子核的数目衰变到原来数目 的一半时所经过的时间。
1 2
N0
dt
2
tT
二、放射系： 由一种放射性核素开始，而产生一代一代的核素，
直到形成稳定的核素为止，构成了一个放射系。 位移：发生衰变后，原子在周期表中位置的变化。 衰变中：ZZ-2，向前移两位；AA-4，减少4个单位 -衰变中：ZZ+1，向后退一位；A不变 +衰变中：ZZ-1，向前移一位；A不变
1 (232 208) 6 4
衰变次数： 2 6 (90 82) 4
A 4n
3.锕(
235 92
U
)系
235 92
U



28027Pb
衰变次数：
1 (235 207) 7 4
衰变次数：
2 7 (92 82) 4
A 4n 3
U 235
4 )MeV 222

4.6951MeV
Ed1 Ed 2 0.1843MeV
观测到能量为0.189MeV的γ射线。
原子核反应： 28132Bi20881Tl42He
粒子能谱
原子核能级
四、 衰变
1. 衰变的三种类型及衰变条件
衰变是核电荷数改变而核子数不变的衰变。
(1)
-衰变：

N0eT
T ln 2 0.693

平均寿命：一个原子核在衰变前存在的时间叫做它的
寿命。所有原子核寿命的平均值称为平均寿命。
dN t Nt dt t ~ t dt 内发生衰变的dN个核的总寿命


1 N0

0
Ntdt

1 N0

0
tN0et
dt


0
衰变条件： E 0 M Z M Z 1 2me
(3) K俘获：原子核俘获一个核外轨道上的电子而转变 为另一个原子核的过程。
A Z
X
10eZ
A1Y
~
A Z
XZ
A1Y10e
~
~ 反中微子，右旋中微子，自旋方向和运动方向相同。
原子核中不存在电子： 01n11p10e ~
能量守恒： mZ c2 mZ 1c2 mec2 E
E为衰变能： E (mZ mZ 1 me )c2 (M Z M Z 1)c2
衰变式：
A Z
X
AZ42Y
4 2
He
1. 粒子的动能
使 粒子在真空中经过垂直于它的路径的磁场。
m 2 Bq
m Bq
E

1 2
m
2

(m)2
2m

( Bq )2
2m
2 (Be)2
m
测出 粒子的动能。
2. 衰变能 衰变能：原子核在衰变过程中释放的能量，用Ed表示: 衰变能的释放形式 : Ed E EZ2
衰变条件： E 0
M Z M Z 1
(2)
+衰变：
A Zቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
XZ
A1Y10e

：中微子，左旋中微子，自旋方向和运动方向相反。
原子核中不存在电子：
1 1
p01n10e

能量守恒：mZ c2 mZ 1c2 mec2 E 衰变能：E (mZ mZ 1 me )c2 (M Z M Z 1 2me )c2
衰变中： ZZ，不动；A不变
K俘获中： ZZ-1，向前移一位；A不变
1．铀(
U 238
92
)系
238 92
U



28026Pb
衰变次数：
1 (238 206) 8 4
衰变次数：
2 8 (92 82) 6
A 4n 2
2．钍(23920Th )系 23920Th 28028Pb 衰变次数：
§10.2 原子核的放射性衰变
一、放射性衰变及其规律 1. 放射性衰变：核素自发地放射出某种射线而变成
另一种核素、或从激发态过渡到基态的现象。
29328U 29340Th24He 凡能发生放射性衰变的核素叫放射性核素。
放射性物质放出的射线主要有三种： 射线：即氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强。 射线：即电子流，有较大的贯穿本领和较小的电离作用
其贯穿本领大约是射线的100倍。 射线：即光子流，波长很短的电磁波，在电磁波谱上
排在X射线之后，有最大的贯穿本领和最小的电离作用
放射性衰变的守恒量：电荷、质量、质量、能量、动量。
2. 衰变定律
dN Ndt t ~ t dt 时间内发生核衰变的数目
dN dt
N
N N0et
92
俗称锕铀
4.镎(
241 94
Pu
)系
29441Pu 28029Pb28039Bi 衰变次数：
1 (241 209) 8 4
衰变次数：
28 (94 83) 5
A 4n 1 其中半衰期最长的为
29337Np 故称为镎系
三、衰变 原子核自发地放射出粒子而发生的衰变
226 88
Ra

222 86
Rn

4 2
He
测得粒子的动能有2种：
E1 4.793MeV E 2 4.612MeV 相应的衰变能：
Ed1

E 1 (1
m M Z2
)

4.793(1
4 )MeV 222

4.8794MeV
Ed 2

E 2 (1
m M Z2
)

4.612(1