α、β衰变规律的比较
高中物理人教版选择性必修第三册教学课件《原子核-复习小结》
专题4 核能的计算 重核的裂变和轻核的聚变，存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程 ΔE＝Δmc2，可以判断两种核反应都会向外释放能量，计算核能的方法 如下： (1)质能方程ΔE＝Δmc2是计算释放核能多少的主要方法，质量亏损 Δm的确定是计算核能的关键．
(2)核反应中如无光子辐射，核反应释放的核能全部转化为新核的 动能和新粒子的动能．这种情况下的核能可由下列关系计算：反应前总 动能＋反应过程中释放的核能＝反应后总动能．
(1)写出该核反应的方程式； (2)该核反应释放的核能是多少？ (3)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV，则反应前每个氘核 的动能是多少 MeV?
解：(1)核反应方程为 221H→32He＋10n．
(2)质量亏损为Δm＝2.013 6 u×2－3.015 0 u－1.008 7 u＝0.003 5 u．
类型
可控性
核反应方程
人工转变
重核裂变 轻核聚变
人工控制
比较容易进 行人工控制
很难控制
2173Al＋42He—→3105P＋10n 约 里 奥 · 居 里 夫 妇 发
3105P—→3104Si＋ ＋01e
现放射性同位素，同时 发现正电子
29325U＋10n—→15464Ba＋8396Kr＋310n
29325U＋10n—→15346Xe＋9308Sr＋1010n
答案：C
专题2 核反应方程 1．核反应的四种类型
类型
可控性
核反应方程
α 制
29328U—→29304Th＋42He 29304Th—→29314Pa＋－01e 174N＋42He—→187O＋11H(卢瑟福发现质子) 42He＋94Be—→162C＋10n(查德威克发现中子)
第三章 原子核的衰变
二．中微子假说 泡利的中微子假说： 原子核在β衰变的过程中，不仅放出一个β粒子， 同时还放出一个中性微小粒子。 中微子ν ： 不带电的中性粒子，质量小得几乎为零。 β衰变三个衰变产物：子核、β粒子和中微子。
pν
β衰变能： 0 = ER + Eβ + E E ν
pR
pβ
pR + pβ + pν = 0
MX −(MY + MHe ) = 0.0058u
E0 = 0.0058×931.5 = 5.402M eV
7
三. α粒子能量与 衰变能的关系 粒子能量与α衰变能的关系 粒子能量与 衰变前，母核静止，动量为零； 衰变后，衰变能分配给子核和α粒子。 由动量守恒定律，
m vY = m vα Y α
子核的反冲能为，
3 0 3 0 2 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0
208 82
Pb
727
0 E0 = 8.954M MeV eV
部分α放射性数据
α放射性核
238U 226Ra 210Po 222Rn 214Po 212Po
E0 / MeV 4.27 4.86 5.40 5.58 7.83 8.95
T1/2 4.468×109a 1.60×103a 1.384×102d 3.824d 1.64×10–4s 3.0×10–7s
15
一． β衰变的特点 原子核自发地放出β粒子或俘获轨道电子，并转变 成另一种原子核的现象，称为β衰变。 β粒子是电子和正电子的统称。 原子核衰变时发射β−粒子，称为β−衰变； 原子核衰变时发射β+粒子，称为β+衰变； 原子核从核外的电子壳层俘获一个轨道电子，称 为轨道电子俘获。 俘获K层电子，称为K俘获； 俘获L层电子，称为L俘获；……。
原子核衰变放射性衰减规律解释
原子核衰变放射性衰减规律解释放射性衰变是指放射性物质由于原子核内部发生变化而释放出射线的过程。
在这个过程中，原子核可以发生α衰变、β衰变和γ衰变等不同类型的衰变。
放射性衰变的规律是基于核物理的研究，深入理解这一规律对于核能应用、医疗诊断和放射治疗等领域具有重要意义。
首先，我们来探讨α衰变。
α衰变是指放射性核素中，原子核从一个放射性同位素向另一个不同同位素转变的过程。
在α衰变中，原子核会释放出一个α粒子。
α粒子由两个质子和两个中子组成，其带电量为+2，质量数为4。
α衰变常见于重核素，如铀、锕、镎等。
衰变时，原子核的质量数减少4个单位，原子序数减少2个单位，因此衰变后的新核素比衰变前的核素质量更小、原子序更小。
接下来，我们来解释β衰变。
β衰变是指放射性核素中，原子核中的中子或质子转变为一个在核外的新粒子的过程。
β衰变又可分为β+衰变和β-衰变两种类型。
在β+衰变中，原子核中的一个质子转变为一个正电子和一个中子，与此同时，还会释放出一个新粒子——轻子中微子。
在β-衰变中，原子核中的一个中子转变为一个电子和一个质子，同样伴随着轻子中微子的释放。
β衰变可以导致原子核的质量数保持不变，但原子序数增加或减少一个单位。
最后，我们来讨论γ衰变。
γ衰变是指原子核由高激发态向低激发态或基态跃迁时释放出γ射线的过程。
γ射线是电磁辐射的一种，具有波长极短、能量极高的特点。
相对于α衰变和β衰变，γ衰变并不改变原子核的质量数和原子序数，而只是释放能量的形式之一。
放射性衰变规律的解释可以通过核物理学中的半衰期概念来帮助理解。
半衰期是指放射性核素衰变至原来数量的一半所需的时间。
通过严格的数学推导，可以得到半衰期公式：\[N(t) = N_0 \cdot 2^{-\frac{t}{T_{\frac{1}{2}}}}\]其中，\[N(t)\]表示时间\[t\]后剩余的原子核数，\[N_0\]表示初始时的原子核数，\[T_{\frac{1}{2}}\]表示半衰期。
高考物理总复习第十二单元波粒二象性原子结构与原子核课时2原子结构原子核教师用书(含解析)新人教版
1.原子的核式结构模型(1)电子的发现:英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验:1909~1911年,英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,几乎被“撞”了回来。
(3)卢瑟福提出原子的核式结构模型:在原子中心有一个很小的核,原子几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2.氢原子的能级结构(1)玻尔理论①定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。
②跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hν=E m-E n。
(h是普朗克常量,h=6.626×10-34J·s)③轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续的。
(2)基态和激发态:原子能量最低的状态叫基态,其他能量较高的状态叫激发态。
3.原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成,它们统称为核子。
(2)原子核的核电荷数=质子数,原子核的质量数=质子数+中子数。
(3)同位素:具有相同质子数、不同中子数的原子。
同位素在元素周期表中的位置相同。
4.天然放射现象(1)天然放射现象:元素自发地放出射线的现象,首先由贝可勒尔发现。
天然放射现象的发现,说明原子核还具有复杂的结构。
(2)三种射线放射性元素放射出的射线共有三种,分别是α射线、β射线、γ射线。
其中α射线是高速运动的氦核,β射线是高速运动的电子流,γ射线是光子。
(3)半衰期①定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
②影响因素:放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)及化学状态(如单质、化合物)无关。
(4)α衰变和β衰变的实质α衰变:核内两个中子和两个质子作为一个整体从较大的原子核内抛射出来。
原子物理知识点
考点一光电效应1．与光电效应有关的五组概念(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子。
光子是因，光电子是果。
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能。
(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。
(5)光的强度与饱和光电流：频率相同的光照射金属产生光电效应，入射光越强，饱和光电流越大，但不是简单的正比关系。
2.对光电效应规律的理解1)光电效应中的“光”不是特指可见光,也包括不可见光。
2)能否发生光电效应,不取决于光的强度和光照时间而取决于光的频率。
任何一种金属都有一个截止频率,入射光的频率低于这个频率则不能使该金属发生光电效应。
3)光电效应的发生几乎是瞬时的。
4)五个关系：最大初动能与入射光频率的关系:E k=hν-W0（光电子的最大初动能与入射光的强度无关）．最大初动能与遏止电压U c的关系:E k=eU c,U c可以利用光电管实验的方法测得．逸出功W0与极限频率νc的关系:W0=hνc。
光子频率一定时光照强度与光电流的关系：光照强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大．光子频率与最大初动能的关系：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．(5)逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关。
(6)若入射光子的能量恰等于金属的逸出功W0,则光电子的最大初动能为零,入射光的频率就是金属的截止频率。
此,可求出截止频率。
时有hνc=W0,即νc=W0h考点二光电效应的图像问题1.解答光电效应有关图像问题的三个“关键”1)明确图像的种类。
α、β、γ衰变的规律总结
分立谱，发射丫光子 的能量也可用于测 量原子核的能级图；
跃迁选择 定则
1，角动量守恒：
a的角动量：
L||I,If|,|l,I J 1L ,I,
2,宇称守恒：
if(1)1
允许跃迁：△1=0,±1
An=+1；
I一级禁戒跃迁：AI=0,±1,
±2An=-1；
n级禁戒跃迁：A1=土n,±(n+1)An=(-1)n
取大能量在几十kev~Mev
Kev~Mev
反应式
Ax:42丫+；
;
:AXay—
・ZXZ1Ye
・Axay
・Z八Z 1 Te
ec・；xeZAYe；
:XZAX；
；
发生的条 件（能量）
MX(Z,A)>My(Z-2,A-
4)+Ma(2,4)
3-:
MX(Z,A)>MY(Z+1,A)or△
(Z,A)>△(Z+1,A)
在B衰变的孤立系统中，角 动量守恒，轻子带走的轨道 角动量越大，跃迁级次越咼， 即跃迁矩阵元越小，衰变越 难发生
角动量守恒，(0T0跃迁不发射丫光子， 这是由于无法提供 丫光子的内禀角动 量为1)影响后面的 选择定则，同时角动 量越大，跃迁概率越 小，越难发生。
宇称对衰 变的影响 是怎样
的？为什 么？
宇称守恒(在强相 互作用和电磁相互 作用中，宇称是守 恒的)
if( 1)1其
中1a是a带走的总 角动量(因为a自 旋为0,故就等于它 的轨道角动量)
宇称不守恒(弱相互作用中 宇称不守恒),B衰变中放出 电子和中微子，电子-中微子 场与原子核的相互作用为弱 相互作用；但在非相对论情
αβγ衰变的规律总结
αβγ衰变的规律总结α、β和γ衰变是放射性核衰变的三种常见形式。
它们都是放射性核素自发放出粒子或电磁辐射以达到稳定态的过程。
下面对它们的规律进行总结：一、α衰变：α衰变是指放射性核素放出一个α粒子，即一个质子数为2、中子数为2的氦离子。
α衰变的规律如下：1.α衰变是对重元素而言的：α衰变一般发生在重元素中，如铀（U）系列放射性核素。
这是因为重元素的核子数较多，核内的相互作用导致核力相对较弱，不足以克服库伦斥力，因而核强力作用下核子数较多的重元素倾向于α衰变来达到稳定态。
2.生成新的原子核并释放能量：在α衰变时，原子核会变成另一个具有较小质量数和原子序数的新原子核。
同时，放出的α粒子携带正电荷和动能。
这个过程中，核质量减少，因此释放的能量与质量差相关。
3.放射性核素半衰期长：α衰变的半衰期较长，一般在数千年至几十亿年之间，例如铀-238的半衰期为44.5亿年。
这是由于其放出的α粒子相对较大，具有较高的能量状态，进一步衰变所需的时间相对较长。
二、β衰变：β衰变是指放射性核素中的一个中子衰变为质子，并释放出一个带负电荷的β粒子（可以是电子e-或正电子e+）。
β衰变的规律如下：1.β-衰变与β+衰变：β-衰变是指中子转化为质子，并释放出一个电子，例如钴-60放射性核素。
β+衰变是指质子转化为中子，并释放出一个正电子，例如氯-37放射性核素。
2.生成新的原子核并释放能量：在β衰变时，核子的数量发生改变，进一步生成具有不同质量数和原子序数的新原子核。
放出的β粒子带有电荷和动能。
同时，根据能量守恒定律，可能会产生伽马光子和可能的其他衰变产物。
3.半衰期较短：β衰变的半衰期通常较短，从几分钟到几十年不等，例如碳-14的半衰期为5730年。
这是由于β衰变涉及到较小的质量变化和粒子释放。
三、γ衰变：γ衰变是指放射性核素核外电子在跃迁时释放出γ光子，即高能量的电磁辐射。
γ衰变的规律如下：1.不改变原子核的结构：γ衰变不涉及原子核内的粒子数量变化，该过程只涉及到放出高能量的γ光子。
放射性元素的衰变
β衰变
某元素的原子 是元素的原子
核同时放出由两 核内的一个中子
个质子和两个中 变成质子时放射
子组成的氦核
出一个电子
每发生一次α衰 变，新元素与原 元素相比较，核 电荷数减小2，质 量数减少4
每发生一次β衰 变，新元素与原 元素相比较，核 电荷数增加1，质 量数不变
电荷数守恒、质量数守恒
特别提醒：
β衰变的实质
核内的中子转化成了一个质子和一个电子， 电子放射到核外，质子留在新核中。
三种射线的形成：
α衰变放出的α粒子形成射线，β衰变放出的β 形成β射线。
α 粒子
γ射线经常伴随着α射线和β射线产生，是由于衰变时 蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高 能级，这时它要向低能级跃迁，能量以γ光子的形式 辐射出来。
原子核放出一个γ光子，不会改变它的质量数和电荷 数，不能单独发生γ衰变。
知识总结
原子核的衰变：原子核 放出α粒子或β粒子，由 于核电荷数变了，它在 周期表中的位置就变了， 变成另一种原子核，我 们把这种变化称为原子 核的衰变。
衰变与β衰变的比较
衰变类型 衰变方程 衰变的实质
衰变的特点 衰变规律
α衰变
有的发生β衰变，同时伴随γ辐射，这时可连续放出
三种射线。
6.核反应指的是在原子核内部核子数发生相应的变化，而 化学反应指的是原子核外最外层电子数发生变化。
考考你
1.α衰变的特点：质量数 2. β衰变的特点：质量数
增加或减少几个） 3.铀核的α衰变方程式：
4.钍核的β衰变方程式：
，电荷数 ，电荷数
。 。 （填
α衰变的实质
2个中子和2个质子能十分紧密地结合在一起，因 此在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核 中被抛射出来，于是，放射性元素就发生了α衰变。
α、β、γ衰变的规律总结
所采用的物理模型
穿透库仑势垒；
费米理论
单质子模型；
α，β或γ的能量与衰变能的关系
；
Tβ=Eβmax≈E0
γ光子的动能近似等于衰变能：Eγ=E0-TR≈E0
影响衰变常数大小的因素有哪些？
衰变能，原子序数
对于偶偶核：
（其中A，B为常数，与原子序数有关）
用费米积分表示衰变常数，
表明λ与跃迁类型（轻子带走的角动量），以及衰变能，原子序数都有一定关系，其中λ~E05
其中L为轻子带走的角动量
宇称守恒，γ衰变为电磁力作用的结果，电磁相互作用中宇称守恒。
电多级辐射：
磁多级辐射：
其中L为γ带走的角动量（L>=1）
发射粒子的能谱
分立谱，可以此测量原子核的能级图；
β-和β+衰变中β粒子的能量是连续谱(三体问题),而EC衰变的中微子能量是分立谱；
分立谱，发射γ光子的能量也可用于测量原子核的能级图；
在其它条件不变的情况下：
λ随着衰变能的增大而增大，
随着γ带走角动量的增加（即跃迁级次）而减小，
电多级辐射，磁电多级辐射对应的衰变常数也不同
衰变能对衰变的影响
一般而言，衰变能越大，α粒子穿透库仑势垒概率越大，衰变常数越大，α衰变越容易发生；
萨金特定律：β衰变的半衰期与β粒子最大能量（λ~E05）存在很强的依赖关系；衰变能越大，衰变越容易发生；
其他条件一定的情况下，衰变能越大，γ跃迁概率越大，γ衰变越容易发生；
角动量对衰变的影响是怎样的？为什么？
α衰变过程中角动量守恒，这影响后面的选择定则；同时α粒子带走的角动量越小，衰变越容易发生，因为α粒子穿透势垒的离心势会变小。
在β衰变的孤立系统中，角动量守恒，轻子带走的轨道角动量越大，跃迁级次越高，即跃迁矩阵元越小，衰变越难发生பைடு நூலகம்
α衰变和β衰变的方程式
α衰变和β衰变的方程式
什么是α衰变和β衰变？这两种衰变都是使物质衰变的过程，特别是核物质。
α衰变指的是核物质衰变过程中的一种，通常会产生α粒子的衰变，而β衰变则是核物质衰变的另一种，它会产生电子或反电子。
α衰变发生于氘核中，常用如下方程式表示：
226Ra（氘）→Th（钍）+He（氦）
其中，n代表中子数量。
而β衰变也有许多不同的方程式，可以如此表示：
25Mn（锰）→Fe（铁）+e
这里，e表示电子。
在α衰变和β衰变的过程中，物质总量得以保持不变，但物质的性质却发生了改变。
例如，在上面所展示的α衰变示例中，氘核衰变后，物质总量仍为226单位，但却变为了钍核和氦粒子。
同样，在β衰变中，即使物质总量仍为25，物质却变为了铁核和电子。
另外，要注意的是，在α衰变和β衰变中，核物质会产生一系列的衰变产物，而这些衰变产物又会发生衰变，从而形成链式反应。
例如，在α衰变的例子中，钍核会产生β衰变，而β衰变会产生另一种衰变，例如γ衰变。
总而言之，α衰变和β衰变是两种不同的核物质衰变过程，也是核物质结构改变的主要途径。
它们可以用不同的方程式来表示，并且会产生一系列的衰变产物，这些衰变产物可能又会发生衰变，而其中
的能量也会散发出去，从而形成新的物质结构。
α衰变和β衰变所起到的作用必不可少，是理解核物质演化的必备知识之一。
【高中物理】高考物理复习：原子核的衰变
【高中物理】高考物理复习：原子核的衰变【摘要】为大家整理了高考物理复习，便于大家查阅复习。
希望大家喜欢，也希望大家在学习愉快。
3.自然衰变中原子核的变化规律在核的天然衰变中，核变化的最基本的规律是质量数守恒和电荷数守恒。
① α衰变：随着α衰变，新原子核在周期表中的位置向前移动2位，即②β衰变:随着β衰变，新核在元素周期表中位置向后移1位，即③ γ衰变：对于γ，衰变和变化的不是原子核的类型，而是原子核的能量状态。
但总的来说，γ衰变总是伴随着α衰变或β衰变。
4.放射性元素放射的射线有三种:α射线、γ射线、β射线，这三种射线可以用磁场和电场加以区别，如图1所示。
图15.半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间称为半衰期。
不同的放射性元素的半衰期是不同的，但对于确定的放射性元素，其半衰期是确定的。
它由原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关。
二、实例分析[[例1]]关于天然放射现象，以下叙述正确的是()a、如果放射性物质的温度升高，它的半衰期就会降低b.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的c、在α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强d.铀核(23892U）衰变为铅芯（20682pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变[[分析]]半衰期由放射性元素原子核的内部因素决定，与元素的化学状态、温度、压力等因素无关；β衰变释放的电子是当原子核中的中子转化为质子时产生的。
1.0n11h+0-1e，b对;根据三种射线的物理性质，c对;23892U有92个质子和146206个中子82pb的质子数为82，中子数为124，因而铅核比铀核少10个质子，22个中子。
一次α衰变质量数减少4，故α衰变的次数为x==8次。
再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数y应满足2x-y+82=92，y=2x-10=6次。
故本题正确答案为b、c.[评论]（1）检查这个问题α衰变β衰变规律以及质量数、质子数和中子数之间的关系。
核衰变
辐射加工举例
辐射交联、固化、接枝、裂解
高分子量100000
橡胶硫化
木材纸浆生产粘胶丝
茶
海洋产多糖类
辐射分解
肥料
花卉
胡萝卜
水稻
辐射育种
全世界20世纪50年代 辐射育种占新品种 9％ “原丰早”水稻
现在50％
“鲁棉一号”棉花 “太幅一号”小麦
我国已培育513个新品种，占世界1/4 每年增产粮、棉、油 30－ 40亿公斤，社会经济效益 60亿元
物基二班 魏东星
衰 变
衰 变
衰 变
α β
α衰变是原子核自发放射α粒子的核衰变过程。α粒子是电荷数为2、质 量数为4的氦核He。不同核素α衰变的半衰期分布较广，从1微秒(μs)到 1017秒(s)，一般的规律是衰变能较大，则半衰期较短；反之，衰变能 较小，则半衰期较长。衰变能的微小改变，引起半衰期的巨大变化。α 衰变主要限于一些重核素。 原子核自发地放射出β粒子或俘获一个轨道电子而发生的转变。放出电 子的衰变过程称为β-衰变；放出正电子的衰变过程称为β+衰变;原子核 从核外电子壳层中俘获一个轨道电子的衰变过程称为轨道电子俘获， 在 β衰变中，原子核的质量数不变，只是电荷数改变了一个单位。β衰 变的半衰期分布在接近10秒到10年的范围内，发射出粒子的能量最大 为几兆电子伏。β衰变不仅在重核范围内发生，在全部元素周期表范围 内都存在β放射性核素。 伽玛衰变﹝γ衰变﹞是放射性元素衰变的一种形式。反应时放出伽 玛射线﹝是电磁波的一种，不是粒子﹞。 此衰变不涉及质量或电 荷变化.伽马射线是电磁辐射，具有在电磁辐射的频谱中最高的频 率和能量，而且在电磁辐射的频谱中波长最短，即是属于高能光子。 由于其高能量，活细胞吸收它们时能造成严重破坏。
核素的衰变规律与应用研究
核素的衰变规律与应用研究在我们生活的这个世界里，核素的衰变是一种普遍存在且极为重要的自然现象。
它不仅是原子核内部结构和性质的体现，还在许多领域有着广泛而重要的应用。
首先，让我们来了解一下什么是核素的衰变。
简单来说，核素衰变就是原子核自发地发生变化，释放出某种粒子或射线，从而转变为另一种核素的过程。
这种变化是由于原子核内部的不稳定所导致的。
就好像一个不太稳定的结构，会自然而然地朝着更稳定的状态转变。
核素衰变主要有三种类型：α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指原子核放出一个α粒子（即氦核），从而使原子核的质量数减少 4，原子序数减少 2。
β衰变则分为β⁻衰变和β⁺衰变，β⁻衰变时原子核放出一个电子和一个反中微子，原子序数增加 1；β⁺衰变时原子核放出一个正电子和一个中微子，原子序数减少 1。
γ衰变通常是在α衰变或β衰变之后发生，原子核从激发态跃迁到较低能态时放出γ射线，不改变原子核的质子数和质量数。
核素的衰变遵循着一定的规律。
其中最重要的规律就是衰变常数和半衰期。
衰变常数表示单位时间内原子核发生衰变的概率，而半衰期则是指放射性核素衰变一半所需要的时间。
不同的核素具有不同的半衰期，有的短至几微秒，有的则长达数十亿年。
比如说，碳-14 是一种常用于考古和地质年代测定的放射性核素，它的半衰期约为 5730 年。
通过测量样品中碳-14 与碳-12 的比例，科学家们就可以推算出样品的年代。
再比如，铀-238 的半衰期长达 45 亿年，它在地球上的存在对于研究地球的年龄和演化具有重要意义。
核素衰变的规律在医学领域有着重要的应用。
放射性同位素在医学诊断和治疗中发挥着关键作用。
在诊断方面，例如利用碘-131 进行甲状腺功能的检查。
甲状腺会摄取碘，如果甲状腺功能异常，对碘-131的摄取就会出现异常，通过检测碘-131 在甲状腺中的分布情况，医生就可以判断甲状腺的功能状态。
在治疗方面，放射性同位素更是大显身手。
例如，钴-60 常用于肿瘤的放射治疗。
三种衰变的总结
10-6~10-4s
元素范围
质量数较大
(A>140)的核素
能够发生 α 衰变， β衰变几乎遍及整个元
(N<82)的只有少
素周期表
数核能够发生 α
衰变。
处于高能态的原 子核退激时即能
发生 γ 衰变
MX(Z,A)>MY(Z-2
发生的条 件（能量）
,A-4)+MHe(2,4)或 Δ(Z,A)>Δ (Z-2,A-4)+Δ
一级禁戒跃迁：
从角动量守恒和
ΔI=0，±1，±2
宇称守恒即跃迁
Δπ=-1；
概率可导出γ的
n 级禁戒跃迁：
选择定则
ΔI=±n,±(n+1) Δπ=(-1)n
几 mm 金属，穿透能力和 电离能力比α离子弱，比
γ光子强
“～几 cm 铅”，穿 透能力最强但由 于不带电，几乎没
有电离能力
出射电子 是否事先 存在？
；
反应后的 产物
衰变能能 量范围
子核和α粒子
4~9Mev；处于激 发态的原子核进 行α衰变其衰变
能可能大于 9MeV
子核和β-，β+粒子，中 微子
最大能量范围：几十 kev~ 几 Mev；
能量较低的原子 核，γ光子和内转
换电子
kev~十几 Mev；
半衰期范 围
10-7s ~1015s；
10-3s~1024a
小
宇称守恒，γ衰变 为电磁力作用的 宇称不守恒，β衰变中放 结果，电磁相互作 出电子和中微子，电子- 用中宇称守恒。 中微子场与原子核的相 宇称奇偶性和角 互作用为弱相互作用，弱 动量奇偶性相同 相互作用中宇称不守恒； 时为电多级辐射， 宇称奇偶性与角 动量奇偶性相反
αβγ三种衰变方程式
αβγ三种衰变方程式
在β衰变中，原子核的质量数不变，只是电荷数改变了一个单位。
反应方程式：14n+4he→17o+1h）反应方程式：9be+4he→12c+n）。
a衰变减少两个质子和两个中子，b 衰变减少一个电子。
α衰变是原子核自发放射α粒子的核衰变过程。
α粒子是电荷数为2、质量数为4的氦核he。
β裂变,原子核自发性地炽热β粒子或俘虏一个轨道电子而出现的转型。
释出电子的裂变过程称作β-裂变;释出正电子的裂变过程称作β+裂变;原子核从核外电子壳层中俘虏一个轨道电子的裂变过程称作轨道电子俘虏，俘虏k层电子叫做k俘虏，俘虏l层的叫做l俘虏，其余以此类推。
通常，k俘虏的几率量小。
在β裂变中，原子核的质量数维持不变，只是电荷数发生改变了一个单位。
α衰变是原子核自发放射α粒子的核衰变过程.α粒子是电荷数为2、质量数为4的氦核he.β衰变,原子核自发地放射出β粒子或俘获一个轨道电子而发生的转变.放出电子的衰变过程称为β-衰变；放出正电子的衰变过程称为β+衰变。
《原子核的衰变和半衰期》 知识清单
《原子核的衰变和半衰期》知识清单一、原子核的衰变原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。
1、衰变的类型（1）α衰变：原子核放出α粒子（氦核）的衰变。
例如：＼（＿{92}＾｛238}U ＼longrightarrow ＿{90}＾｛234}Th＋＿{2}＾｛4}He\）（2）β衰变：原子核放出β粒子（电子）的衰变。
β衰变的实质是核内的中子转化为质子和电子，放出电子。
例如：＼（＿{90}＾｛234}Th ＼longrightarrow ＿{91}＾｛234}Pa＋＿{－1}＾｛0}e\）（3）γ衰变：放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，往往会伴随着γ射线的放出，这种衰变叫做γ衰变。
γ射线是一种电磁波，通常伴随α衰变和β衰变产生，不改变原子核的电荷数和质量数。
2、衰变的规律（1）质量数守恒：衰变前后质量数不变。
（2）电荷数守恒：衰变前后电荷数不变。
二、半衰期1、定义放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做半衰期。
2、特点（1）不同的放射性元素，半衰期不同，有的很长，有的很短。
例如，铀 238 的半衰期约为 45 亿年，而碘 131 的半衰期约为 8 天。
（2）半衰期是一个统计规律，只对大量原子核适用，对少数原子核不适用。
（3）半衰期由原子核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关。
3、半衰期的应用（1）利用半衰期可以测定古生物的年代。
通过测量化石中放射性元素的剩余量，可以推算出古生物的死亡时间。
（2）在医疗中，利用半衰期可以控制放射性药物在体内的停留时间，以达到最佳的治疗效果，同时减少对正常组织的损害。
（3）在核能利用中，了解放射性元素的半衰期对于核废料的处理和安全储存至关重要。
三、衰变的理解1、衰变的原因原子核的衰变是原子核内部结构变化的结果。
原子核内的质子和中子之间存在着复杂的相互作用，当原子核处于不稳定状态时，就会发生衰变，以达到更稳定的状态。
2、衰变过程中的能量释放在衰变过程中，会释放出一定的能量。
原子核的三种主要衰变特性及其比较
分类号：TQ242．3 单位代码：XXXX密级：一般学号：XXXXX本科毕业论文（设计）题目：原子核的三种主要衰变特性及其比较专业：物理学姓名：XX指导教师：XX职称：教授答辩日期：二0一五年六月十四日原子核的三种主要衰变特性及其比较摘要：物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。
是一门以实验研究为基础的自然学科。
核物理学又称原子核物理学，是20世纪新建立的一个物理学分支。
它是一门既有深刻理论意义，又有重大实践意义的学科。
核物理与核技术已经成为当今世界上最有生命力、发展最为迅速、影响力最大、成果最多的学科之一。
所以说，对于原子核物理的认识也就必不可少了。
然而对于原子核物理的了解，最重要的手段就是对原子核衰变的研究。
原子核的衰变是极其复杂的，为了更好的认识原子核，加深对原子核衰变的理解，我们对原子核的三种主要衰变特性进行比较。
关键词：原子核三种衰变比较Abstract:Subject matter physics is the study of the most general laws of motion and the basic structure of matter. Is a research-based experimental natural sciences. Nuclear physics, nuclear physics, also known, is a branch of physics newly established 20th century. It is both a profound theoretical significance and great practical significance of the subjects. Nuclear physics and nuclear technology has bee the world's most vital, the fastest growing, most influential, one of the largest achievement disciplines. So, for the understanding of nuclear physics also indispensable. However, for the understanding of nuclear physics, research is the most important means of nucleus decay. Nuclear decay is extremely plex, in order to better understand the nucleus, to deepen understanding of nuclear decay, we have three main nuclei decay characteristics were pared.Key Words:Atomic nucleus; three kinds of decay; pare衰变亦称"蜕变"。
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α衰变β衰变
氦核子
（1）基本依据：核反应中的电荷数守恒、质量数守恒。
（2）方法：设放射性元素X经过m次α衰变和n次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则表示该核反应的方程为，根据电荷数守恒、质量数守恒可列出方程
由以上式子可解得因而可以确定α衰变、β衰变次数，
实质上是可以归结为求解一个二元一次方程组。
3、典型例题
例1. （钍）经过一系列α和β衰变，变成（铅），下列说法正确的是（）
D. 共经过6次α衰变和4次β衰变
解析：由原子核符号的意义，很容易判定AB正确。
至于各种衰变的次数，由于β衰变
不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为
（次）
再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判β衰变的次数y应满足
所以（次），即D正确。
答案ABD。
例2. 铀（）经过α、β衰变形成稳定的铅（），问在这一变化过程中，共转变为质子的中子数是（）
A. 6
B. 14
C. 22
D. 32
解析：衰变为，需经过8次α衰变和6次β衰变，每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子。
答案A。
例 3. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是（）
A. 原子核发生了α衰变
B. 原子核发生了β衰变
C. 原子核放出了一个正电子
D. 原子核放出了一个中子
解析：两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛伦兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷性质不同，则它们的轨道应是内切圆。
图示的轨迹说明放出了正电荷，所以可能是α衰变或放出了一个正电子，故AC正确。
本题仅仅只是判断衰变的种类，而没有判断轨迹是属于哪种粒子的。
处于静止状态时的原子核发生的衰变，它们的动量大小相等，而新核的电量一般远大于粒子（α、β）的电量，
又在同一磁场中，由洛伦兹力提供向心力，其运动的半径，此式的分子是相等的，
分母中电量大的半径小，电量小的半径大。
所以，一般情况下，半径小的是新核的轨迹，半径大的是粒子（α、β或正电子）的轨迹。