《放射物理与防护》教学课件：1第一章：物质的结构
辐射防护基础知识ppt课件
某元素中各同位素天然含量的原子数百分比称为同位素丰度。例如天然存在氧的同位素有三种核素 : 16O 17O 18O, 其天然含量的百分比即同位素的丰度分别为99.756%, 0.039%, 0.205%。天然铀的同位素有两种， 238U 和235U，其天然同位素的丰度分别为99.276%和0.724%。氢的同位素有三种11H 21H 3 1H，其丰度分别为11H99.985%, 21H为0.015%,3 1H在天然中不存在。
这一术语在核辐射防护中经常用到，它是指核内具有一定数目的中子和质子，并处于同一能态的一类原子。核素用符号AZX表示，其中X代表元素符号，A为质量数，Z为核电荷数。
1、 核素：
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实际上核素符号X和质子数Z具有唯一、确定的关系，所以用符号AX足以表示一个特定的核素
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2．半衰期 表征放射性核素自发核跃迁的另一参数是半衰期，它是指某种特定能态的放射性核素因发生自发核跃迁而减少到原来原子核数一半所需的时间。用T1/2表示，量纲：年（a）、天（d）、小时（h）、分（min）和秒（s）。 不同的放射性核素T1/2的差别可能很大，如：238U：T1/2=45×108a，镭衰变产生的氡-222（室内监测项目），T1/2=3.825d。
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（1）α射线是高速运动的氦原子核（又称α粒子）组成的，所以它在磁场中的偏转方向与正离子流相同。它的电离作用大，贯穿本领小。它在空气中的射程只有几个厘米。 （2）β射线是高速运动的电子流，它的电离作用较小，贯穿本领较大,在空气中的射程因其能量的不同而有较大差异，一般为几米至十几米。 （3）γ射线是波长很短的电磁波，所以在磁场中不发生偏转。它具有间接电离作用，贯穿本领很大,在空气中的射程通常为几百米。
*
γ射线是光子流，其波长很短，也可以说γ射线是波长很短的电磁波，由于它们不带电，所以在磁场中不发生偏转。放出γ射线的原子核其质量数、电荷数均保持不变，只是能量状态发生了变化，故又称这种过程为：“同质异能跃迁”。例如常用γ放射源137Cs和60Co都是由于母核发生β-衰变后，子核处于较高激发态能级，在向较低能态或基态跃迁时便发出光子。137Cs的γ射线能量为662Kev；60Co放出两个γ射线，其能量分别为1.17Mev和1.33Mev。
放射物理与防护全套ppt课件
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3）管电压的影响： 在相同mAs同种靶物质的条件下， X线的量与管电压的n次 方成正比。
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3、X线的质 X线的质又称线质，它表示X线的硬度，即穿透物质本领的 大小。X线质完全由光子能量决定，而与光子个数无关。 在实际应用中是以管电压和滤过情况来反映 X 线的质。这 是因为管电压高、激发的X线光子能量大，即线质硬；滤过 板厚，连续谱中低能成分被吸收的多，透过滤过板的高能成 分增加，使 X线束的线质变硬。在滤过情况一定时，常用管 电压的千伏值来粗略描述X线的质。 在工作中描述X线质除千伏值外，还用半价层、半值深度等 物理量来表示X线质。
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2、激发 高速电子通过物质时，作用于轨道电子，轨道电子获得 能量从低能态轨道跃迁到高能态轨道，这种现象称为激发。 此时原子处于受激态，不稳定。当该电子退激时（跃迁）， 获得的能量将以光能或热能的形式释出。外层轨道电子受激 退激时产生热能，内层轨道电子受激退激时产生射线。
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3、散射 电子受到物质原子核库仑电场的作用而发生方向偏折，称 散射。散射对测量及防护都有一定程度的影响。
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下图是使用钨靶 X 线管，管电流保持不变，将管电压从 20KV 逐步增加到 50KV ，同时测量各波段的相对强度而绘制成的 X 线谱。
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2、连续X线的最短波长、最强波长、平均波长及最大光子 能量。
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最短波长：
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42
最强波长：
λ
最强
= 1.5 λ
min
平均波长 λ 平均 = 2.5λ
放射物理与防护
Radiological Physics and Radiation Protection
1
第一章 物质结构 一、原子的基本状况
放射物理与防护课件
放射工作人员培训与教 育
放射工作人员培训内容与方法
放射物理基础知识：了解放射物理的基本原理和概念， 如放射性衰变、辐射类型等。
事故应急处理：了解如何应对放射事故和紧急情况，包 括应急响应程序、事故报告制度等。
辐射防护原理：掌握辐射防护的基本原理和原则，如时 间防护、距离防护、屏蔽防护等。
法律法规与标准：熟悉与放射工作相关的法律法规和标准，如 《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》、《电离辐射防护 与辐射源安全基本标准》等。
放射工作人员继续教育与职业发展
培训目标：提高放射工作人员的专业技能和知识水平，确保安全操作 培训内容：涵盖放射物理、防护、设备操作等方面的知识 培训方式：采用线上和线下相结合的方式，包括理论授课和实践操作 职业发展：鼓励放射工作人员不断学习和进修，提高职业素养和竞争力
放射防护设备与设施管 理
放射防护设备选型与配置原则
单击此处输入你的正文，请阐述观点
放射防护设备运行维护与保养规范
设备定期检查：确保设备正常运行，及时发现并解决问题 设备保养规范：定期对设备进行保养，延长设备使用寿命 设备故障处理：对设备故障进行及时处理，确保设备正常运行 设备操作规范：规范操作设备，确保设备安全可靠运行
放射防护设备故障排除与维修策略
放射实践操作流程
操作步骤：摆位、定位、调整参数、 开始放射治疗
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
安全防护：佩戴防护用品、设置安 全距离、控制辐射剂量
注意事项：避免重复照射、注意保 护正常组织、及时记录
放射实践操作注意事项
严格遵守操作规程，确保设备安全运行 佩戴个人防护用品，减少辐射暴露 定期进行设备维护和检查，确保设备性能良好 遵循安全操作流程，避免意外事故发生
《放射物理与防护》教学课件：1第一章：物质的结构
N = A – Z = 131 – 53 = 78
物质的结构—原子核结构
根据在核内中子数和质子数不同的比例，可 以把原子分为以下几种类型： • 同位素：质子数相同，中子数不同； • 同中子异核素：中子数相同质子数不同； • 同量异位素：核子数相同而质子数不同； • 同质异能素：中子数质子数都相同，只是
原子结构—原子核外电子结构
• 磁量子数 ml
• 由于原子是立体的，各种轨道平面的空间 应有一定的取向。
原子结构—原子核外电子结构
• 自旋量子数ms
电子绕原子核运动与地球绕太阳运动 相似，除公转外还有自转，称为电子 自旋。电子的自旋状态由自旋量子数
ms决定，自旋量子数ms可取ms =±1
／2
原子结构—原子核外电子结构
• 绕原子核运动的电子都可用四个量子数
（n，l，ml，ms）来描述它们所处的状态。
原子结构—原子核外电子结构
二、电子的壳层结构 • 泡利不相容原理
在同一原子中, 不能有两个或两个以上的 电子具有4个完全相同的量子数。也就是说， 一个量子态最多只容纳一个电子。
原子结构—原子核外电子结构
• 主量子数为n的主壳层中，最多容纳的 电子数为
• 电子在不同轨道上的能量大小与其所在的 轨道数有关，内层轨道的能级低，外层轨道 能级高。正常情况下，电子先填满内层轨 道，然后依次向外填充，这时原子处于最低 能量状态（能量最低原理）。
原子结构—波尔的假设
• 当内层轨道电子从外界得到能量时会转移 到能量较高的外层轨道上去,此时的原子处于 不稳定状态(受激态),根据能量最低原理,内层 轨道空位立刻有外层电子填充并释放能量.
原子结构—原子核外电子结构
物质的结构—原子核结构
放射物理与防护全套PPT课件
已知107种元素有2000余种同位素。
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同位素又有稳定性同位素和不稳定性同位素之分，已 知稳定性同位素有270余种，而不稳定性同位素有1700余 种。不稳定性同位素又称为放射性同位素。放射性同位 素又分为天然放射性和人工放射性同位素(简称人造放射 性同位素)。人造放射性同位素主要由反应堆和加速器制 备。原子序数很高的那些重元素，如铀(u)、钍(Tu)、镭 (Ra)等，它们的核很不稳定，自发地放出射线，变为另一 种元素的原子核。
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半衰期： 放射性核素的数目减少到原来的一半所需要的时间称之。
放射性活度 ： 单位时间内原子核衰变的数目称为放射性活度 (radioactivity)，简称活度。
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第二章 X线的产生
一、X线的发现 X线是德国著名物理学家伦琴于1895年11月8日发现的。 X线的发现在科学史上是个极其重大的事件，它给人类历 史和科技发展带来巨大的影响，并由此开创了物理学和 影像医学的崭新时代。
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原子核比原子还要小，核半径仅为原子半径的万分 之一到十万分之一，原子核的几何截面积仅为原子的 几千亿分之一。假设原子有一座10层楼那么大，原子 核只有樱挑那么小。由此可见，原子内有一个相对来 说很大的空间，核外电子就像几粒尘埃一样在这个庞 大的空间里绕核旋转。由于原子的这种“空虚”性， 一个高速电子或X线光子可以很容易地穿过许多原子后， 才会与某个原子发生碰撞。
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原子核对核外电子有很强的吸引力， 离核最近的K层电子所受引力最大。 显然，要从原子中移走K电子所需能 量也最多，外层电子受核的引力较小， 移走外层电子所需能量也较少。通常 把移走原子中某壳层轨道电子所需要 的最小能量，称为该壳层电子在原子 中的结合能。
放射物理与防护刘杉PPT学习教案
一次照射
长期照
射
（Sv）
（Sv/年）
男性暂时不育 0.15
0.4
男性绝育
3.5 ～ 6.0
2 .0
女性绝育 ＞0.2
2.5 ～ 6.0
第9页/共27页
眼晶体混浊 0.5 ～ 2.0
随机性效应(1)
发生机率（而非严重程度）与剂量大小有 关的效应
不存在剂量阈值
表现为遗传效应和致癌效应
第18页/共27页
影响电离辐射生物效应的因素 ---照射部位与面积
由于机体的不同部位对辐射的敏感性不同， 即使在照射剂量和剂量率都相同的条件下， 损伤效应也是不同的。全身损伤程度以照 射腹部最严重，其次是盆腔、头部、胸部 和四肢。
当照射的其它条件相同时，受照面积越大， 损伤效应越显著。
第19页/共27页
第7页/共27页
确定性效应(2)
（阈剂量）
剂量阈值：只有当机体受到阈值以上的照 射 剂量时，效应才有可能发生；否则，效 应就不会出现。 确定性效应的发生在于有相当数量的细胞 被杀死，而这些细胞又不能由活细胞的增 殖来补偿，由此引起临床上可检查出的相 应组织或器官的功能损伤。
第8页/共27页
确定性效应(3)
第19页共27页影响电离辐射生物效应的因素影响电离辐射生物效应的因素人体组织的放射敏感性人体组织的放射敏感性高度敏感组织高度敏感组织淋巴组织胸腺组织骨淋巴组织胸腺组织骨髓组织胃肠上皮性腺胚胎组织髓组织胃肠上皮性腺胚胎组织中度敏感组织中度敏感组织感觉器官角膜眼晶感觉器官角膜眼晶体内皮细胞皮肤上皮唾液腺肾体内皮细胞皮肤上皮唾液腺肾肝肺组织的上皮细胞肝肺组织的上皮细胞轻度敏感组织轻度敏感组织中枢神经系统内分泌中枢神经系统内分泌除性腺除性腺不敏感组织不敏感组织肌肉组织软骨和骨组织肌肉组织软骨和骨组织第20页共27页内照射内照射工作服包括工作帽工作鞋手套口罩及特殊防护用品工作服包括工作帽工作鞋手套口罩及特殊防护用品工作服一般采用白色棉织品制成工作服一般采用白色棉织品制成拖鞋解放鞋或胶鞋均可作为工作专用鞋拖鞋解放鞋或胶鞋均可作为工作专用鞋医用乳胶手套和塑料手套都能满足操作放射性物质要求医用乳胶手套和塑料手套都能满足操作放射性物质要求上述用品尺寸型号要选择合适使用清洗后作污染监测如上述用品尺寸型号要选择合适使用清洗后作污染监测如超过控制水平不可再用超过控制水平不可再用第21页共27页正确使用防护口罩是减少工作人员放射正确使用防护口罩是减少工作人员放射性物质摄入量的重要手段性物质摄入量的重要手段普通口罩对放射性气溶胶过滤作用不明显普通口罩对放射性气溶胶过滤作用不明显需使用以超细合成纤维为原料制成的口罩需使用以超细合成纤维为原料制成的口罩保持脸面与口罩的严密接触注意防止保持脸面与口罩的严密接触注意防止内照射内照射所有使用过的防护用品应放在指定地点严禁将个人防护用品穿所有使用过的防护用品应放在指定地点严禁将个人防护用品穿戴出放射工作场所或移至非放射性区使用戴出放射工作场所或移至非放射性区使用离开工作场所时应仔细洗手并作污染监测离开工作场所时应仔细洗手并作污染监测在高放工作场所操作人员工作完毕应进行沐浴在高放工作场所操作人员工作完毕应进行沐浴放射工作场所内严禁进食饮水吸烟和存放食物放射工作场所内严禁进食饮水吸烟和存放食物第23页共27页第24页共27页外照射外照射05mm05mm铅当量的橡胶制成的防护衣防护帽防护颈套防护巾铅当量的橡胶制成的防护衣防护帽防护颈套防护巾防护围裙等防护围裙等025mm025mm铅当量的橡胶制成的铅橡胶手套等铅当量的橡胶制成的铅橡胶手套等第25页共27页医用诊断医用诊断xx线机房防护设施的要求线机房防护设施的
X线物理与防护(第一章)
公式
• hv=E(能级差） • h是普朗克常数；v为光子的频率。
元素、核素及Leabharlann 位素• 核素：具有确定质子数和中子数，并处于特定 能量状态的原子或原子核称为核素（氢的三种 核素：氕、氘、氚） 同位素：质子数相同而中子数不等的同一种元 素的原子互称同位素.他们在元素周期表中处于 同一位置. 元素：具有相同质子数的一类单核粒子的总称.
• 电离辐射包括带电粒子辐射（直接致电离辐射）和不带电粒子辐射 （间接电离辐射）
电磁辐射
• 是由空间共同移送的电能量和磁能量所组 成，而该能量是由电荷移动所产生;举例说， 正在发射讯号的射频天线所发出的移动电 荷，便会产生电磁能量。 电磁辐射即电磁 波。 • 有些辐射既是电离辐射，也是电磁辐射， 比如X射线、y射线。
核外电子的排布规律
1、电子壳层由内往外称为K、L、M、N、O、 P、Q…….壳层，壳层分别对应主量子数n=1、 2、3、4、5、6、7…… 2、每个壳层上最多容纳的电子数不超过2n2。 3、每个原子的最外层电子数不得超过8个（若 K层为最外层时，不超过2个）
原子能级及结合能
• 原子能级：由于电子处于不同轨道而原子 具有的一系列不连续的能量数值称为原子 能级。 • 结合能：通常把移走原子中某壳层轨道电 子所需的最小能量，称为该壳层电子在原 子中的结合能。 • 原子能级是结合能的负值。
原子的激发和跃迁
• 基态：原子处于最低能量的状态。 • 激发：原子吸收一定大小的能量，且吸收能 量等于某两个能级之差时，电子将自发地过 渡到某一较高能级上，这一过程称为原子的 激发，此时原子处于不稳定的激发态。 • 跃迁：激发态的原子，在极短的时间内，外 层电子或自由电子将自发地填充其空位，同 时发出一个能量等于两能级之差的光子，此 过程称为跃迁
放射物理与防护大纲.doc
《放射物理与防护》教学大纲适用于医用电子仪器与维护专业三年专64学时一、课程的地位与任务本课程是医用电子仪器与维护专业的专业基础课之一。
通过该课程学习，可使学生了解、掌握将来工作所需的放射物理学、放射剂量学、放射防护学的基本知识，这是该专业学生所必备的物理学基础。
二、课程简述1、课程目标：本课程阐述了X射线的发现、本质与特性，X线产生的原理，X线与物质相互作用的规律，常用的辐射量与单位，放射防护学，放射治疗剂量学的基本知识。
通过学习，为学生将来从事医用影象诊断及有关设备的营销、维护奠定坚实的基础。
2、教学方法：1）利用多媒体教学，讲授教材基础理论知识。
2）利用到附属医院进行实训、实习，加深对理论知识的理解并培养实际操作动手能力。
三、教学要求及时数分配1、第1章物质结构基础（1）教学内容讲述原子结构初期理论的实验基础，玻尔的原子模型，原子核结构及组成。
、（2）教学要求1）原子结构初期理论的实验基础2）原子核结合能3）核外的电子结构4）原子核结构及组成、结合能（3）重点和难点重点：1）掌握核外电子结构、原子核组成2）熟悉玻尔的原子模型、原子核结合能3）掌握氢原子谱线系计算难点：1）玻尔理论的基本假设2）能级量子化3）核外电子结构的空间量子化4）原子核的质量2、第2 章核衰变（1）教学内容1）放射性核衰变类型2）原子核衰变规律（2）教学要求1）掌握放射性核衰变类型2）熟悉X衰变及γ衰变过程3）了解原子核的衰变规律（3）重点和难点重点：1）放射性核素衰变类型2）核衰变规律及计算3）半衰期4）放射性活度难点：1）半衰期计算2）放射性活度计算3、第3 章 X射线的产生（1）教学内容1）X线的发现、本质和特性2）、X线产生装置及条件3）、X线产生原理4）、X线的量与质5）、X线的产生效率6）、X线强度的空间分布（2）教学要求1）掌握X射线的发现、本质与特性2）熟悉X射线的产生原理与装置3）了解X射线的量与质、产生效率及强度空间分布（3）重点和难点重点：1）X射线的本质2）X射线产生原理3）X射线强度的空间分布难点：1）X射线的波粒二象性2）轫致辐射与标识X射线谱3）X射线产生效率的计算4、第4章射线与物质的相互作用（1）教学内容1）X线与物质相互作用的几率2）射线的衰减3）能量转移和吸收4）X线与物质相互作用的主要过程5）X线与物质相互作用的其他过程6）各种作用的相对几率（2）教学要求：1）掌握X射线与物质相互作用的主要作用过程2）熟悉X射线与物质相互作用的几率3）了解X射线与物质相互作用的其他过程4）了解各种作用发生的相对几率（3）重点和难点重点：1）电离、激发、弹性散射、轫致辐射的概念2）光电效应、康普顿效应、电子对效应的产生3）中子与物质相互作用4）X射线在物质中的衰减规律难点：1）电离、激发、弹性散射、轫致辐射产生机制的异同点2）X射线在物质中衰减的计算5、第5 章常用辐射量及单位（1）教学内容1）辐射测量特征量及单位2）描述电离辐射的常用辐射量3）辐射防护用辐射量和单位（2）教学要求1）掌握电离辐射的常用辐射量和单位2）熟悉辐射防护用辐射量和单位（3）重点和难点重点：1）辐射量及单位的定义2）描述电离辐射的常用辐射量难点：1）描述电离辐射的常用辐射量的计算2）辐射防护用辐射量的计算6、第6章放射线的测量（1）教学内容1）辐射量的测量2）吸收剂量的测量3）计数测量4）射线质的测量（2）教学要求1）熟悉射线质的测量2）熟悉照射量的测量和吸收剂量的测量（3）重点和难点重点：1）照射量的测量和吸收剂量的测量难点：照射量的测量和吸收剂量的测量的计算7、第7 章放射生物效应（1）教学内容1）放射线产生的生物效应2）胎儿出生前的受照影响3）皮肤效应4）生物靶的调节作用（2）教学要求1）掌握放射性的生物效应2）熟悉放射线在医学上的应用3）熟悉胎儿出生前受照效应4）了解影响放射损伤的因素（3）重点和难点重点：1）生物靶的调节作用2）稀释效应难点：1）辐射与自由基2）抗自由基的氧化酶效应8、第8 章放射线的医学应用(1)教学内容1）X（或γ）射线的医学应用2）放射性核素的医学应用3）放射治疗剂量学基础（2）教学要求1）熟悉普通X射线摄影、计算机X射线摄影、C-CT工作原理2）熟悉常用放射源及照射方式3）了解放射治疗剂量实例及近距离放射治疗剂量学（3）重点和难点重点：1）计算机X射线摄影2）X射线体层摄影3）X-CT摄影4）射线中心轴上的剂量参数5）近距离放射治疗剂量学难点：1）X-CT2）射线中心轴上的剂量参数及计算3）近距离放射治疗剂量学及计算9、第9 章放射防护法规与标准（1）教学内容1）放射防护法规2）放射防护的基本原则3）放射防护的基本标准4）医疗照射剂量的约束5）放射性工作场所及国民安全文化素养（2）教学要求1）熟悉放射防护标准原则2）了解放射防护法规3）了解放射防护法规与标准的贯彻实施（3）重点与难点重点：1）放射防护的基本原则2）放射防护的基本标准3）医疗照射剂量的约束难点：1）放射防护的推定限值2）医疗照射指导水平10、第10 章放射线屏蔽防护（1）教学内容1）放射线屏蔽防护基本措施2）屏蔽材料3）视屏装置的辐射防护（2）教学要求1）掌握外照射防护基本方法和屏蔽材料2）掌握屏蔽厚度的计算（3）重点和难点重点：1）屏蔽材料的选择2）屏蔽材料厚度的确定3）常用屏蔽防护材料难点：1）屏蔽材料厚度的计算11、第11章医用放射线的防护（1）教学内容1）医疗照射防护的基本原则2）医用诊断X射线的防护3）医用治疗放射线的防护要求4）放射防护监测（2）教学要求1）掌握医用诊断X射线的防护2）熟悉医用治疗放射线的防护3）了解放射防护监测（3）重点和难点重点：1）掌握医用诊断X射线的防护2）熟悉医用治疗放射线的防护难点：医用诊断与治疗X射线的防护12、介入放射学的安全与防护（1）教学内容1）介入放射环境的辐射剂量及估算方法2）介入放射学的防护3）介入放射学规范操作与管理（2）教学要求1）掌握介入放射环境的辐射剂量及估算方法2）熟悉介入放射学的防护3）了解介入放射学规范操作与管理（3）重点和难点重点：1）掌握介入放射环境的辐射剂量及估算方法难点：1）介入诊断患者的剂量计算2）介入操作者个人剂量计算13、第13章放射防护管理（1）教学内容1）管理机构职责及许可登记制度2）管理措施（2）教学要求1）熟悉放射防护管理内容2）了解放射防护管理机构职责及许可登记制度（3）重点和难点学时分配表（表内为5号字）四、实践教学内容与要求1）通过到附属医院实训、实习深入理解理论知识2）增强与提高放射诊断与防护方面的实践操作能力五、任课教师教学过程中应注意的事项1）充分发挥教师在教学中的主导作用，充分调动学生的学习主动性、积极性。
物理与防护1
病进行激光治疗的方法，可用于腔内手 术、理疗与光动力学治疗，具有很大的
激光的医学应用-激光诊断
➢ 激光诊断一般可有如下方法：激光光谱分析 法、激光干涉分析法、激光散射分析法、激 光衍射分析法、激光透射分析法、激光偏振 法以及其他激光分析法。
➢辐射出的光子与诱发光子特征完全相同， 即受激原子所发出光波的传播方向、频率、 振动方向、相位与诱发光子的完全相同；
受激辐射的特点
➢如果这两个光子能够继续在发光物质中传 播，而物质中又有足够多的处于高能级的 原子，它们又会激发这些原子从高能级做 同样的跃迁而发出光子，从而二变二，二 变四……发生光放大，产生大量特征完全 相同的光子。这就是激光——受激辐射光 放大。
激光器的分类
➢应用于医学领域的激光器一般可按
➢ 工作物质形态(固体、液体、气体、半
导体等)、
➢ 发光粒子(原子、分子、离子、准分子
等)、
➢ 输出方式(连续、脉冲)等进行分类。
医用激光器的种类
➢红宝石激光器：世界上最早于1960年研 制成功的激光器，次年就在医学上应用于 视网膜凝固，1963年这种激光器开始用 于肿瘤的治疗。它发出波长为694.3 nm的 脉冲激光。
➢ 受激吸收的特点是：不是自发产生的，必须 有外来光子的“激发”才会发生，并且外来
自发辐射
➢在没有任何外界影响的情况下，高能态 EH的原子会自发地跃迁到基态或者较低
激发态EL，因为这种跃迁是不受外界 影响而自发进行的，称为自发跃迁.
➢如果跃迁时释放的能量是以光辐射的形
式放出的，则这个过程叫做自发辐射。
Cases
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原子结构—波尔的假设
• 当内层轨道电子从外界得到能量时会转移 到能量较高的外层轨道上去,此时的原子处于 不稳定状态(受激态),根据能量最低原理,内层 轨道空位立刻有外层电子填充并释放能量.
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—
• 因此整个原子对外呈现中性。
物质的结构—原子结构回顾
• 原子核比原子要小很多，核半径仅为原子 半径的万分之一到十万分之一，原子核的 几何截面积仅为原子的百亿分之一。
原子结构-- α粒子散射实验
二、原子结构 • 1904年 汤姆逊模型
电子
中子质子
枣糕模型
原子结构-- α粒子散射实验
二、原子结构 • 卢瑟福的α粒子散射实验
α粒子：它带有
两个单位的正
电荷。（也就
是氦原子核）
R
M
F
S
观测α粒子散射的仪器装置示意图
原子结构-- α粒子散射实验
实验结果 • 1、绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿直线前
进； • 2、少数α粒子发生了较小的偏转； • 3、极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚
至几乎达到180°而被反弹回来。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 原子结构-- α粒子散射实验
原子结构—波尔提出假设的原因
2. 根据经典电动力学理论，电子放出辐 射的频率应等于绕原子核运动的频率，由 于电子的能量在连续运动中只能逐渐减 少，从而辐射的频率也应该逐渐变化，这 又与实验观察到的线状原子光谱相抵触。
原子结构—波尔的假设
• 为了对上述矛盾作出合理的解释，在原子 的核式模型和原子光谱实验的基础上，波 尔提出了两点基本假设：
放射物理与防护
Radiation physics and protection
放射物理
Radiation physics
防护
protection
物质的结构—原子结构回顾
• 在长期的科学实验过程中，人们一直在探 索物质的基本结构，最终归纳出了近代物 质结构的原子学说，其中内容包括以下几 个方面：
1.物质是由分子组成。 分子是物质能独立存在的最小单元
n=1的状态能量最低也最稳定，称为基态。 n=2的能量状态称为第一激发态， n=3的能量状态称为第二激发态等等。
氢原子轨道及状态的过渡图
电子处于n=1 的量子轨道 时，原子的 状态称为基 态，当吸收 了能量后， 电子就过渡 到n≥2的轨 道，这一过 程称为激发， 原子的这种 状态称为激
发态
原子结构—波尔的假设
物质的结构—氢原子光谱的实验规律
• 氢原子光谱的谱线系可用一个通式表达为：
_
υ = RH 1/K2+1/n2
原子结构—波尔提出假设的原因
• 原子的核模型指出，原子是由带正电荷 的原子核和绕核运动的电子组成的，但这 种模型与经典力学理论有两个尖锐的矛盾：
原子结构—波尔提出假设的原因
1. 绕核运动的电子具有加速度，根据经典 力学理论，做加速运动的带电粒子应自动的 放出辐射，因而电子能量将逐渐减少，电子 会逐渐靠近原子核，最终被原子核吸收，从 而这样的原子应该是不稳定的系统；
1.大多数的α粒子穿过原子时离核较远，受 到的斥力很小，运动方向几乎没有改变。
2.少数α粒子离核的距离稍近，受到斥力发生了 小角度的偏移。
3.极少数α粒子与核十分接近，受到较大斥力， 发生大角度的偏转或是反弹。
原子结构-- α粒子散射实验
• α粒子散射实验的意义 • 汤姆逊模型不能说明实验中大角散射的事
实，从而为卢瑟福提出的原子核式模型提 供了依据。
原子结构-- α粒子散射实验
• 1911年 卢瑟福
核式模型
原子结构-- α粒子散射实验
• 从实验观察到的散射角可以推算出正电体 的大小为 10ˉ15～10ˉ14米，而原子半径是 10ˉ10米，所以称之为原子核 （atomic nucleus）。
原子结构-- α粒子散射实验
原子结构—波尔的假设
1.原子内部存在一系列稳定的能量状态 E1,E2,E3…En,…。当原子处在任一稳定状态 时，电子绕原子核做圆周运动，虽有向心加 速度，却不向外辐射能量。一切能量的改变 都是由于吸收或发出辐射的结果，但是，只 能从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态， 而不能任意改变；
原子结构—波尔的假设
• 枣糕模型学说
粒子
原子结构-- α粒子散射实验
？
α粒子
原子结构-- α粒子散射实验
枣糕模型
核式结构模型
原子结构-- α粒子散射实验
α粒子
原子结构-- α粒子散射实验
分析：
α粒子穿过原子时，电子对α粒子运动的 影响很小，影响α粒子运动的主要是带正电 的原子核对其产生的斥力。
原子结构-- α粒子散射实验
2.原子从一能量为En的稳定状态到另一能量 为Ek的稳定状态时，发射（或吸收）具有一 定频率的单色光，其频率为：
•
h为普朗克常数
原子结构—波尔的假设
原子状态
E3
间的跃迁
E2
吸收光子
辐射光子 E1
原子结构—波尔的假设
• 电子在不连续的轨道上运动，原子所具有 的能量也是不连续的，这种不连续的能量 状态称为原子的能级（energy level）。 (P6上的公式1-11)
物质的结构—原子结构回顾
2.分子是由什么组成的？
原子是元素的最小单元， 是用任何化学方法不能分
解的最小粒子。
同种元素的原子具有相同的化学性质，不 同元素的原子的性质不同； 3.分子和原子都处于不停的运动中。
物质的结构—原子结构回顾
一、原子的基本状况 • 目前已知的地球元素有119种。 • 其中93种是地球上天然存在的； • 其中26种是人造元素。
卢瑟福被公认为 是二十世纪最伟大的 实验物理学家，在放 射性和原子结构等方 面，做出重大贡献。
物质的结构—氢原子光谱的实验规律
• 氢原子光谱的实验规律（课下阅读）
原子光谱是原子发射的电磁辐射的强度随 着波长的分布。从氢气放电管可以获得氢 原子光谱。
通过光谱分析，原子光谱是线状光谱，反 映了原子内部结构的规律性。
原子是元素的最小单位，虽然它非常微 小，但是它仍然具有很复杂的结构。
物质的结构—原子结构回顾
• 原子的组成：
原子核: 小而致密。 由中子和质子组成。
电 子: 核外高速绕行。
物质的结构—原子结构回顾
原子核
中子 质子
电子
物质的结构—原子结构回顾
• 原子核带正电荷，核外电子带负电荷。 在正常情况下，