原子核的衰变人工转变(20210102221237)

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天然放射现象原子核的人工转变

第一部分：学案班级姓名一、原子核的衰变1. 1896年法国物理学家贝克勒耳发现天然放射性元素，天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。

2．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。

衰变规律：遵守质量数守恒和电荷数守恒。

3．α衰变：(1)当一个原子核放出α粒子时，它的原子序数Z 减小2，质量数减小4，该原子核变成另一种原子核，这就是α衰变。

(2)规律：4422M M Z Z X Y He --→+。

4．β衰变：(1)粒子就是电子。

当一个原子核发出一个β粒子后，原子核的原子序数增加1，而质量数不变，这就是β衰变。

(2)规律：011M M Z Z X Y e +-→+。

(3)β衰变的实质：某元素的原子核内的一个中子变成质子发射出一个电子。

5．r 射线：总是伴随α衰变或β衰变产生的，r 射线不改变原子核的电荷数和质量数。

6．放射性元素衰变时放出的射线共有三种：α射线、β射线和r 射线。

其射线的本质和性质如下表：7．半衰期：(1)放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。

它表示放射性元素衰变的快慢。

(2)决定因素：由原子核内部的因素决定，与原子所处的物理状态（如压强、湿度等）或化学状态（如单质或化合物）无关。

(3)放射性元素经n 个半衰期未发生衰变的原子核数N 和原有原子核数N 0间关系为：01()2n N N =，对应的质量关系为：01()2n N N =。

二、原子核人工转变1．原子核人工转变：原子核在其他粒子作用下变成另一种原子核的变化。

2．卢瑟福发现质子(1)如图12 -8所示，实验装置：容器C 里有放射性物质A ，从A 射出的α粒子射到一片铝箔F 上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收，而不能透过。

在F 的后面放一荧光屏S ，用显微镜M 来观察荧光屏上是否出现闪光，通过阀门T 可往容器C 里通入气体。

(2)卢瑟福发现质子：1441717281N He O H +→+。

第十四章B原子核的人工转变

第十四章 B原子核的人工转变从天然放射性衰变中可以知道原子核是可以转变的，那么能不能用人工方法使核发生转变，从而研究其变化规律呢？再进一步想，能不能用人工方法使原子核按人们的需要来改变，比如制造重金属等，实现真正的“点石成金”。

1919年卢瑟福用α粒子轰击原子核，实现了世界上第一个人工核反应，在以后的数十年间，许多国家都建造了大型粒子加速器，用它们深入地研究核和粒子的奥秘，图14-4是我国建造的正负电子对撞机，图14-5是兰州重离子加速器主体部分。

利用这些设备科学家进行着各种各样的人工核转变。

什么是原子核的人工转变？世界上首例原子核人工转变是怎样实现的呢？一、原子核的人工转变用人工的方法使原予核发生转变的过程叫做原子核的人工转变。

卢瑟福用α粒子轰击氮核的实验，是世界上第一个实现原子核人工转变的实验，其实验装置示意图如图14-6所示。

A是放射性物质，F是银箔，选择银箔的厚度使从A射出的α粒子恰好能被完全吸收，而不能穿过。

S是荧光屏，M为显微镜，可以观察荧光屏上是否出现闪光，当容器通过阀门T通入纯净的氧气或二氧化碳时，荧光屏S上没有闪光，说明这时α粒子已全部被银箔F吸收。

当容器内通入纯净的氮气时，荧光屏S上出现闪光。

卢瑟福认为，这些闪光一定是α粒子击中氮核后，产生能量较大的新粒子透过银箔引起的。

后来，测出这种粒子的质量和电量，才知道它就是氢原子核，即质子。

原子核在人工转变过程中的电荷数和质量数也应当是守恒的，因而以上实验中的人工转变过程，可用核反应方程表示：147N＋42He→178O＋11H。

自主活动完成下列人工转变过程的核反应方程：北京正负电子对撞机图14-4兰州重离子加速器（主体部分）图14-5图14-6（1）199F ＋42He →11H ＋______。

（2）2311Na 俘获1个α粒子后放出一个质子。

图14-7是α粒子穿过充满氮气的云室时拍摄的照片，在许多α粒子的径迹中有一条径迹发生了分叉，分叉后细而长的是质子的径迹，粗而短的是一新生的氧核的径迹，分叉处就是氮核俘获α粒子发生人工转变的地方。

【单元练】上海民办金盟学校高中物理选修3第五章【原子核】复习题(培优提高)

一、选择题1．贝可勒尔在120 年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用。

下列属于核聚变的是（）A ．23411120H H He n +→+ B ．427301213130He Al P n +→+ C ．14140671C N e -→+D ．2351131103192053390U n I Y 2n +→++ A解析：AA ．轻核聚变是指质量小的原子核聚变成质量大的原子核，因此23411120H H He n +→+属于轻核聚变，A 正确； B ．核反应427301213130He Al P n +→+属于原子核的人工转变，B 错误； C ．核反应14140671C N e -→+属于β衰变，C 错误； D ．核反应2351131103192053390U n I Y 2n +→++属于重核裂变，D 错误。

故选A 。

2．下列说法正确的是（） A ．2382349290U Th X →+中X 为电子，核反应类型为β衰变B ．234112H+H He+Y →中Y 为中子，核反应类型为人工核转变C ．2351136909205438U+n Xe+Sr+K →，其中K 为10个中子，核反应类型为重核裂变D ．14417728N+He O+Z →，其中Z 为氢核，核反应类型为轻核聚变C解析：CA ．根据核反应过程质量数和核电荷数守恒得238234492902e U Th H →+即X 为α粒子，核反应类型为α衰变，故A 错误；B ．23411120H +H He +n →，所以Y 为中子，核反应类型为轻核聚变，故B 错误； C ．235113690192054380U+n Xe+Sr+10n →，所以K 为10个中子，核反应类型为重核裂变，故C正确；D ．1441717281N+He O+H →，所以Z 为氢核，是人工核反应方程，不是轻核聚变，故D 错误。

故选C 。

什么是原子核衰变

什么是原子核衰变原子核衰变是指原子核内部发生变化，通过放射出射线或释放粒子的方式转变为另一种原子核的过程。

在原子核衰变中，可能发生的变化包括α衰变、β衰变和伽马射线的放射。

这些衰变过程是由不稳定的原子核中发生的，以达到更加稳定的状态。

一、α衰变α衰变是原子核中放出α粒子的过程。

在α衰变中，原子核释放出两个质子和两个中子组成的α粒子。

α粒子是带有正电荷的核子，相当于一个氦原子核。

例如，铀-238（U-238）发生α衰变后，衰变成钍-234（Th-234），其中U-238原子核释放出一个α粒子。

二、β衰变β衰变是指原子核中的中子或质子转变为一个电子或正电子的过程。

1. β-衰变：在β-衰变中，一个中子转变为一个电子，同时释放出一个质子。

这个电子以高速离开原子核，进入外部空间。

这个电子被称为β-粒子。

例如，碳-14（C-14）发生β-衰变后，变为氮-14（N-14），其中一个中子转变为了一个质子，并释放出一个β-粒子。

2. β+衰变：在β+衰变中，一个质子转化为一个正电子，同时释放出一个中子。

这个正电子称为β+粒子。

例如，锝-99（Tc-99）发生β+衰变后，衰变成了钌-99（Ru-99），其中一个质子转变为了一个中子，并释放出一个β+粒子。

三、伽马射线伽马射线是一种高能量的电磁辐射。

当一个核发生α或β衰变后，通常会释放伽马射线，以平衡核内的能量。

伽马射线没有电荷和质量，可以穿透物质，并且对人体有一定的辐射危害。

例如，铯-137（Cs-137）发生β-衰变后，衰变产物碱土金-137（Ba-137）会释放出伽马射线。

原子核衰变是一种自发的过程，不能通过外界条件干预或加速。

衰变速率可以用半衰期来衡量，即衰变物质的一半数量所需的时间。

每种放射性核素都有其特定的半衰期。

原子核衰变在许多领域都具有重要的应用，包括核能产生、放射治疗和碳测年等。

人们对原子核衰变的研究使得我们对原子核的结构和性质有了更深入的了解，并为核物理学和天体物理学的发展提供了重要的基础。

c原子核的人工转变

对未来研究的展望
深入研究X粒子
对X粒子的性质和作用机理进行深入研究，有望揭示新的核力作用或基本粒子。
发展更先进的加速器技术
随着科学技术的发展，未来需要发展更先进的加速器技术，使原子核粒子加速到更高的能量，以实现更复杂的核转变现象。
探索其他原子核的人工转变
利用类似的方法和技术，可以探索其他原子核的人工转变现象，进一步丰富核科学研究内容。
诊断成像
通过使用放射性同位素，可以对人体内部结构和功能进行显像和诊断。
核医学
利用放射性同位素制备药物，用于治疗和诊断疾病。
在能源上的应用
01
核能发电
利用原子核裂变产生的能量进行发电，是当前主要的核能利用方式之
一。
02
核能供热
利用核反应堆产生的热量进行供热，可大幅降低供热能耗。
03
核能推进
利用原子核裂变产生的能量进行推进，可用于航天等领域。
人工转变的概念
人工转变的定义
人工转变是指通过人为手段，使一个原子核从一种状态转变为另一种状态的过程。
人工转变的分类
人工转变分为聚变和裂变两种类型，其中聚变是指两个轻原子核聚合成一个更重的原子核，释放巨大能量；裂变是指一个重原子核分裂成两个中等质量的原子核，同样释放巨大能量。
研究目的和意义
研究目的
研究C原子核的人工转变，有助于深入了解原子核的内部结构和性质，为开发新的人工转变技术提供理论支持。
研究意义
C原子核的人工转变技术在能源开发、医学成像、材料科学等领域具有广泛的应用前景，因此研究C原子核的人工转变具有重要的现实意义。
02
C原子核的人工转变过程
实验原理
原子核衰变
原子核衰变是放射性衰变的一种，C原子核的人工转变是指利用外界因素使C原子核发生转变，从而获得新的C原子核。

原子核衰变PPT课件

lnct(
)1=46 C-kt ＋ lnc0(
)
14 6
C
T1/2 = 0.693/k
得：k = 0.693/t1/2 = 0.693/5730 a = 1.21×10-4 a-1
t=ln[756Bq·g-1/432Bq·g-1]/(1.21×10-4a-1)
=4630 a
如以上数据系2005年所得，则4630-2005＝2625 25 即该古墓大约是公元前2625年建造的。
2Z1
N
N
145
U 235
92
23910Th
140
Ac 227
231 91
Pa
89
28273Fr
22970Th
135
223 88
Ra
215 84
Ro
219 86
Rn
Pb 211
130 82
215 85
At
211 83
Bi
20871Tl
211 84
Po
锕系（4n+3）
125
207 82
Pb
级联衰变
80
n1N 4 1C 4 p 1C 4 1N 4e
由于宇宙射线的质子流、大气组分相对恒
定,故上述次级中子流也相对恒定,使得
14 6
C
的产生率保持恒定,经相当时间后产出与衰变
达平衡,其数目保持不变.而大气中的 12C是
稳定核素. 1C 4的半:衰 5期 7a30
研究表明：大气 N1C 4中 /N 1C 2 1.31 012
这些核的寿命为t ,则所有核素的总寿命为
Ntdt
0
于是任一核素的平均寿命为: 0NN 0 tdt1lT n21.4T 4

原子核的衰变_课件1

3.公式：
经过n个半衰期(T)，其剩余的质量为：
m

1 2
n

m0
t

1 2

T
m0
质量与原子个数相对应，故经过n个半衰期后
剩余的粒子数为：
N

1 2
n

N0

t
1 T 2
N0
注意：
(1)半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关。
原子核衰变前后的电荷数和质量数都守恒。
三、放射性元素的衰变 1.定义：原子核放出 α粒子或 β粒子
转变为新核的变化叫做原子核的衰变
2.种类：α衰变：放出α粒子的衰变，如
U 2 3 8
92
234 90
T
h

4 2
He
β衰变：放出β粒子的衰变，如
23 90
4
T
h
234 91
Pa

0 1
e
3.规律：原子核发生衰变时，衰变前后
原子核的衰变
原子的真面目
①原子核
质子
1 1
H
中子
1 0
n
②质子和中子统称为
③核电荷数= 质子数 (Z) = 原子序数 = 核外电子数
④原子核的质量数（A)= 核子数 = 质子数 + 中子数
⑤原子核符号：ZA X
X 为元素符号
中子数如何确定
一、天然放射性的发现
• 1896年法国物理学家亨利·贝克勒尔发现铀和含铀的矿物都能够发出看不见的射线，这种射线可以使包在黑纸里的照相底片感光。

高考物理一轮复习第十九章章末整合知识点总结课件新人教

1．(2011 年重庆卷)核电站核泄漏的污染物中含有碘 131 和铯 137.碘 131 的半衰期约为 8 天，会释放β射线；铯 137 是铯 133 的同位素，半衰期约为 30 年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是( )
A．碘 131 释放的β射线由氦核组成 B．铯 137 衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量 C．与铯 137 相比，碘 131 衰变更慢 D．铯 133 和铯 137 含有相同的质子数
图 19－2
正电子的轨道半径 R1＝me1Bv1，反冲核的轨道半径 R2＝m6e2vB2，据题意可知 R2＝R2，由以上各式得 R1＝3R，设正电子离开磁场区域的位置坐标为(x，y)，由几何关系得
x2＋y2＝R2，x2＋(3R－y)2＝(3R)2，解得 x＝ 635R，y＝16R. 答案：见解析
【例题】如图 19－1 所示，在 xOy 平面上，一个以原点 O 为中心、半径为 R 的圆形区域内存在着一匀强磁场，磁场的磁感应强度为 B，方向垂直于 xOy 平面向内．在 O 处原来静止着一个具有放射性的原子核173N(氮)，某时刻该核发生衰变，放出一个正电子和一个反冲核．已知正电子从 O 点射出时沿 x 轴正方向，而反冲核刚好不会离开磁场区域，正电子电荷量为 e，不计重力影响和粒子间的相互作用．
解析：方法一：设经历了 x 次 α 衰变，y 次 β 衰变．
则：9306Kr→9400Zr＋x42He＋y0－1e 因为 90＝90＋4x 36＝40＋2x＋(－y)
所以 x＝0，y＝4，故选 B.
方法二：衰变前后两种元素质量数没变，说明没有 α 衰变，
原子数增加 4，说明进行了 4 次 β 衰变，故选 B.
物年代鉴定等
核电站、核潜氢弹、热核反艇、原子弹等应

第2节原子核的人工转变

• 2．原来不具有放射性的原子核，经人工转变后的新核可能具有．原来不具有放射性的原子核，了放射性，例如：铝核被α粒子击中：粒子击中：了放射性，例如：铝核被粒子击中 •
30 15
27 13 4 30 Al + 2 He→15 P + 01n
P
是磷的同位素，它具有放射性，衰变时放出正电子：是磷的同位素，它具有放射性，衰变时放出正电子：
30 15
P → Si + e
3里的（
1 1
0 1
e
是正电子，不要跟电子（是正电子，不要跟电子（
1 0
e
）、质子
中子（ H ）、中子（
n ）混淆
• 3．人工转变的重要意义：点石成金．人工转变的重要意义：
• 例题
在一次研究原子核内部结构的实验中，让一个速在一次研究原子核内部结构的实验中，
235
239
• 三 α衰变和衰变的本质衰变和β衰变的本质衰变和 • 1．α衰变：．衰变衰变： •
4 2
2 H + 2 n→ He
1 1 1 0 4 2
从原子核中释放出来就是α衰变 He从原子核中释放出来就是衰变
1 1 0 0 1 −1 0 • −1 e 从原子核中释放出来就是衰变从原子核中释放出来就是β衰变
9 4
Be + He→ C + n
4 2 12 6 1 0
• 二原子核的组成 • 1．核子：质子和中子统称为核子，原子核由核子组成．核子：质子和中子统称为核子， • 质子数 = 核电荷数 = 原子序数 • 质量数 = 核子数 = 质子数 + 中子数 • 2．同位素：质子数相同（原子序数相同）而中子数不同（质量．同位素：质子数相同（原子序数相同）而中子数不同（数不同）的同一类元素的原子核互称同位素，如：92 U 、238U 、 92 U ，同位素的化学性质完全相同 92 • 3．核力：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子．核力：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为核力，能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为核力，在约 0.5×10–15m ～ 2×10–15m 的距离内主要表现为引力；大于 × × 2×10–15m核力就迅速减为零；在小于 ×10–15m的距离内， × 核力就迅速减为零；的距离内，核力就迅速减为零在小于0.5× 的距离内核力有转变为强大的斥力而使核子不融合在一起。只有相邻的核核力有转变为强大的斥力而使核子不融合在一起。子之间才有核力的作用

化学原子核的衰变

化学原子核的衰变化学原子核的衰变是指原子核内部核子的组合方式或核子数量发生变化的过程。

这个现象是涉及到原子核的一种自然现象，从一个稳定的核素转变为另一个核素，伴随着放射性能量的释放或吸收。

一、衰变的类型核素衰变可分为三种类型：α衰变、β衰变和γ衰变。

1. α衰变：α衰变是指原子核中一个α粒子（即两个中子和两个质子构成的一个粒子）从核中放射出来的过程。

在这个过程中，原子核的质量数减少4，原子序数减少2。

例如，铀238衰变为钍234，放射出一个α粒子。

2. β衰变：β衰变又分为β+衰变和β-衰变两种。

β+衰变是指原子核中一个正电子（β+粒子）从核中放射出来的过程。

在这个过程中，原子核的质量数不变，而原子序数减少1，具体表现为一个质子转化为一个中子，释放出一个正电子和一个中微子。

β-衰变是指原子核中一个负电子（β-粒子）从核中放射出来的过程。

在这个过程中，原子核的质量数不变，而原子序数增加1，具体表现为一个中子转化为一个质子，释放出一个负电子和一个反中微子。

3. γ衰变：γ衰变是指原子核在经历α衰变或β衰变之后，通过放射γ射线以释放余能的过程。

γ射线是一种高能量电磁辐射，它不会改变原子核的质量数和原子序数。

二、衰变的影响及应用1. 放射性衰变的影响：放射性衰变会产生射线和射线能量，对人体和环境造成辐射危害。

普通人对辐射的剂量一般是很小的，但长期暴露于高辐射环境中可能导致突变、癌症等疾病。

2. 核能利用：核衰变也是人类利用核能的基础。

通过控制核衰变过程，可以用来产生电能、制造核武器、用于医学诊断和治疗等方面。

三、核衰变的速率核衰变的速率遵循指数规律，可以用半衰期来描述。

半衰期是指在一定时间内，有一半原子核发生衰变的时间。

不同的元素具有不同的半衰期，有些元素的半衰期可以达到数亿年，有些只有几分钟。

例如钍232的半衰期为1.4万亿年，铀238的半衰期为45.5亿年。

而铀235的半衰期为7.04亿年，镭226的半衰期为1600年。

下学期原子核的人工转变

（4）质量数=质ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数+中子数
（5）核力：核子间的力叫核力
2．中子的发现
(1)卢瑟福的假说 1920年，卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子
(2)约里奥·居里夫妇的实验
1930年发现，用钋(Po)放出的α粒子轰击铍(Be)时产生一种射线，这种射线贯穿能力极强，能穿透十几厘米厚的铅板，当时人们已知的射线中只有γ射线能穿透铅板，所以认为这种射线为γ射线．
1932年约里奥·居里夫妇用这种射线去轰击石蜡(含有大量氢原子)，竟从石蜡中打出质子，如图8(用投影幻灯片打出)，由于被打出质子能量很大，与γ射线的能量不符合，但这射线究竟是什么？约里奥·居里夫妇没有得出最后的结论．
(3)查德威克实验 1932年英国物理学家查德威克仔细研究了这种射线，发现它是中性粒子流，在磁场中不偏转，它的速度不到光速的十分之一，因此排除了它是γ射线的可能．
19.4 原子核的人工转变
1．质子的发现
(1)原子核的人工转变是指为了了解原子核的组成，人们有目的的用高速粒子去轰击某些元素的原子核，使其产生的新粒子。目的是了解原子核的内部结构和粒子的本质及特点．
(2)α粒子轰击氮原子核的实验 1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验，第一次实现了原子核的人工转变，有了很重要的发现．
实验结论：实验表明，闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的． (3)质子的发现
①通过测出粒子的的电性、电量、质量和速度等． ②它就是氢原子核，又叫质子。通常用符号
(4) 核反应方程（5）结论：质子是原子核的组成部分．后来人们用同样的方法使氟、钠、铝等发生了类似的转变，都产生了质子．由于各种原子核里都能打出质子来，可见质子是原子核的组成部

原子核的衰变人工转变

原子核的衰变、原子核的人工转变一、天然放射现象 1、天然放射现象物质放射出α射线、β射线、γ射线的性质，叫做放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。

1896年法贝克勒耳首先发现天然放射现象，后居里·夫妇发现钋P O 和镭R a 。

物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。

元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象，具有放射性的元素称为放射性元素。

2、放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。

3、射线种类与性质那这些射线到底是什么呢？把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。

在射线经过的空间施加磁场，发现射线①射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。

这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。

②根据左手定则，可以判断α射线都是正电荷，β射线是负电荷。

③带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质。

α射线：氦核流速度约为光速的 1/10。

贯穿本领最小，但有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强；β射线:高速运动的电子流。

速度接近光速，贯穿本领很强。

很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用比较弱。

γ射线：为波长极短的电磁波。

性质非常象Ｘ射线，只是它的贯穿本领比Ｘ射线大的多，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用却很小。

电离本领和贯穿本领之间的关系：α粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其它原子的核外电子的能力，但以损失动能为代价换得原子电离，所以电离能力最强的α粒子，贯穿本领最弱；而γ光子不带电，只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离，所以电离能力最弱而贯穿本领最强.带电量质量数符号电离性穿透性实质来源α射线 +2e4（p ）很强很小（一张普通纸）高速的氦核流 v≈0.1c两个中子和两个质子结合成团从原子核中放出β射线 -e 0弱很强（几毫米铝板）高速的电子流v≈c 原子核中的中子转换成质子时从原子核中放出γ射线γ很小更强（几厘米铅板）波长极短的电磁波原子核受激发产生的小结：①实验发现：元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。

3.原子核的衰变与人工嬗变

三、原子核的衰变与人工嬗变
2、半衰期
m/g
对于一个原子核来说是随 10
机的，但是大量原子核集合在
一起的时候它是有规律可寻的
，是按指数方式减少的。
5
氡的衰变曲线
半衰期
2.5
放射线元素的原
1.25
子核有半数发生衰变03.8 7.6 11.4
t/d
需要的时间叫半衰期
3.8 3.8
3.8
m
M
(
1
t
)
2
氡半衰期为3.8天镭半衰期为1.6×103年铀半衰期为4.5×109年
1 可以根据需要产生α、β、γ、n、+β射线
2 放射性强度容易控制 3）可以制成各种需要的形状 4）半衰期短 5）放射性废料容易处理
三、原子核的衰变与人工嬗变 3、原子核的人工嬗变
1919年，卢瑟福用放射性元素衰变产生的α 粒子轰击氮气，首次通过人工核嬗变制得氧-17：
这种方法很快就成为人们研究原子核和应用核技术的重要手段。
三、原子核的衰变与人工嬗变
4、人工放射同位素的发现
人工放射性核素是在1934年约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝时最早发现的。
27 Al 4He30P 1n 30 P 0e30Si
13
2
15 0
15
1 14
人工放射性核素是指利用中子流或高能带电粒子流，人为制备的放射性核素。
现在有核素2800多种，稳定的有270多种，不稳定的2500多种，不稳定核素中，天然的仅60多种。
三、原子核的衰变与人工嬗变
5、人工放射性同位素的特点
三、原子核的衰变与人工嬗变
（1） α 衰变：新的原子核比原来的核质量数减少4，电荷数减小2

原子核衰变和半衰期-ppt课件

2.5g又需要经过3.8天……
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。
设某放射性元素的半衰期为T，原来的质量为M，经过时间t，该元素的剩余质量m为:
不同元素的放射性半衰期一般不同
222 86
Rn（镭）
226 88
Rn（氡）
半衰期为1.6×103年
29328U（铀）
23940Th（钍）半衰期为4.5×109年
食物保鲜（延缓发芽，生长，长期保存）
利用钴60的γ射线治疗癌症（放疗）
4、放射性污染和防护
过量的放射线会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用。放射性污染主要来自核爆炸、核泄漏和医疗照射。在核电站、医院等地方，都设有辐射警示标志。
核爆炸在最初几秒钟辐射出来的是强烈的γ射线和中子流，这些射线具有很强的穿透能力，对人体和其他生物体有很强的杀伤作用。核工业和核科学研究中的放射性原材料一旦泄漏，会对生物体和环境产生长期的辐射，重者使人当场死亡，轻者使人患放射性疾病。
与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素的优点：
①放射强度容易控制 ②可以制成各种需要的形状 ③半衰期更短 ④放射性废料容易处理
原来静止的某核，α衰变/β衰变后，新核和α粒子/β衰变的圆是外切还是内切？半径之比呢？假设磁场区域足够大。
α衰变β衰变ຫໍສະໝຸດ 例1、实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰
谢谢！
则(
B
)
A.m=7，n=3 B.m=7，n=4
C.m=14，n=9 D.m=14，n=18
2、衰变的快慢——半衰期
放射性元素的衰变都有一定的速率。
例如：10g的
222 86

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原子核的衰变、原子核的人工转变一、天然放射现象1、天然放射现象物质放射出a射线、B射线、丫射线的性质，叫做放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。

1896年法贝克勒耳首先发现天然放射现象，后居里•夫妇发现钋P O和镭R a。

物质发射射线的性质称为放射性（radioactivity）。

元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象，具有放射性的元素称为放射性元素。

2、放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。

3、射线种类与性质那这些射线到底是什么呢？把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。

在射线经过的空间施加磁场，发现射线①射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。

这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。

②根据左手定则，可以判断［射线都是正电荷，［射线是负电荷。

③带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质。

a射线：氦核流速度约为光速的1/10。

贯穿本领最小，但有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强；B射线：高速运动的电子流。

速度接近光速，贯穿本领很强。

很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用比较弱。

丫射线：为波长极短的电磁波。

性质非常象X射线，只是它的贯穿本领比X射线大的多，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用却很小。

电离本领和贯穿本领之间的关系：a粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其它原子的核外电子的能力，但以损失动能为代价换得原子电离，所以电离能力最强的a粒子，贯穿本领最弱；而丫光子不带电，只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离，所以电离能小结：①实验发现：元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。

不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者升高它的温度，它都具有放射性。

②天然放射现象：表明原子核存在精细结构，是可以再分的三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于原子核内部，这也使我们认识到原子核蕴藏有巨大的核能，原子核内也有其复杂的结构。

二、放射性元素的衰变1、原子核的衰变原子核的衰变：原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。

常见的衰变有两种，放出a粒子的衰变叫a衰变，放出B粒子的衰变叫B衰变，Y射线是随着a射线或B射线的放出而产生的。

2、a衰变铀238核放出一个a粒子后，核的质量数减少4,核电荷数减少2,变成新核--钍234 核。

那这种放出a粒子的衰变叫做a衰变。

这个过程可以用衰变方程式来表示：23892U —2349o Th+42He3、B衰变钍234核也具有放射性，它能放出一个B粒子而变成23%Pa(镁)，那它进行的是B衰变，请同学们写出钍234核的衰变方程式？B粒子用0-i e表示。

钍234核的衰变方程式：2349o Th—2349i Pa+0-i e衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不会改变但核电荷数应加1提问：B衰变如果按衰变方程式的规律来写的话应该没有问题，但并不象a衰变那样容易理解，因为核电荷数要增加，学生会问为什么会增加？哪来的电子？原子核内虽然没有电子，但核内的的质子和中子是可以相互转化的。

当核内的中子转化为质子时同时要产生一个电子：1o n—hH + °-i e 这个电子从核内释放出来，就形成了B衰变。

可以看出新核少了一个中子，却增加了一个质子，并放出一个电子。

4、丫辐射原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在着能级，同样是能级越低越稳定。

放射性的原子核在发生a衰变、B衰变时，往往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，能量以丫光子的形式辐射出来，因此，丫射线经常是伴随a射线和B射线产生的，当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生a 衰变，有的发生B衰变，同时就会伴随着丫辐射(没有丫衰变)。

这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有a、B和丫三种射线。

一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出a、B和丫三种射线。

5、衰变方程式遵守的规律a 衰变：M X>Mz：Y ；H e a 衰变规律：Az X —A-4z-2丫+°2HeB 衰变：M X > Z M1Y - ^e B 衰变规律：Az X —Az+i Y+0-i e(1)核反应遵从的规律①质量数守恒②电荷数守恒③动量守恒；④能量守恒.(2)半衰期:说明：1.中间用单箭头，不用等号；2. 是质量数守恒，不是质量守恒；3. 方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰、半衰期1•意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量2. 定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间不同的放射性元素其半衰期不同.3. 公式：经过n 个半衰期（T ）其剩余的质量为：衰变剩下的原子核数四、原子核的人工转变1、质子的发现：早在1915年，卢瑟福的学生马斯登就观察到了用a 粒子轰击氮气时会产生长射程粒子，一种可能的解释是这种粒子是氢核，因为这里是用a 粒子轰击氮时常常岀现的现象。

卢瑟福没有轻易作岀结论，而是耐心地进行实验研究，以便弄清那些粒子到底是氮核、氦核还是氢核，实验要在荧光屏前观察和设计微弱的闪烁，条件是相当艰苦的，经过了三年多的时间，在1919年夏，他才总结了a 粒子与氮原子的碰撞现象，对氮原144171子核的人工转变作了无可置疑的结论。

其核反应方程是：N+ _ Hh .；O+iH2、中子的发现：1920年，卢瑟福预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把这种粒子叫中子。

在中子发现之前，摆在物理学家们面前的问题是：要么a 粒子轰击铍发岀的是丫光子，它在跟质子的碰撞中能量和动量不再守恒；要么 a 粒子轰击铍发岀的射线不是丫光子而是一种新粒子。

在约里奥居里夫妇的实验中，中子已经岀现了，但他们不能识别它。

查德威克运用了能量和动量守恒定律，科学地分析了实验结果， 9 4 12 1 终于发现了中子。

发现中子的核反应方程是：」Be+_ Hh 一 C+. n中子不带电荷，它与各种物质粒子不发生静电作用，很容易接近甚至打进原子核。

3、原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子，质子带一个单位的正电荷，中子不带电，质子和中子的质量几乎相等，都等于一个质量单位，所以原子核的电荷数就等于它的质子数，原子核的质量数就等于它的质子数和中子数之和。

具有相同质子数的原子，它们核外的电子数也相同，因而有相同的化学性质，属于同一种元素，但它们的中子数可以是不同的，这些具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称为同位素。

t-IW 丿质量与原子个数相对应，故经过m °m剩二 mo<2个半衰期后剩余的粒子数为:①质子数相同而中子数不同的原子互称同位素：②同种元素的不同的同位素在元素周期表上具有相同的位置（原子序数相同），他们的核电荷数相同，具有相同的化学性质：③同一种元素的多种同位素中，有稳定的，也有不稳定的，不稳定的同位素会自发地放岀a粒子、子而衰变为别种元素，这种不稳定的同位素就叫放射性同位素，四十多种元素具有天然放射性同位素，各种元素都有人工放射性同位素。

（三）、放射性同位素及其应用1、用中子、质子、氚核、a粒子或丫光子轰击原子核都可制取放射性同位素，氚核裂变的产物也有放射性同位素。

例：用a粒子轰击铝27:27 4 30 1AI+ _ He^ , P+ . n 得到的磷30具有放射性30 30 0I! Si+__e 放岀正电子2、应用①利用放射性同位素的射线A、丫射线探伤仪B、电离空气消除机器中的有害静电C、治虫育种、医疗②把放射性同位素做为示踪原子进行监测3、放射性污染和防护污染：原子弹爆炸、核电站泄露、放疗剂量过大防护：厚水泥层很厚的重金属箱、远离放射源1、下列说法中正确的是（）A，射线比’射线更容易使气体电离B. 核反应堆产生的能量来自轻核的聚变C/射线在电场和磁场中都不会发生偏转D.太阳辐射的能量主要来源于太阳内部重核的裂变2 （双选）、关于天然放射现象，以下叙述正确的是（）A. 若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B. f衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的C. 在〔八「、丨这三种射线中，〕射线的穿透能力最强，“射线的电离能力最强23S 206 一—打D. 铀核（，_U）衰变为铅核（.Pb）的过程中，要经过8次二衰变和10次，衰变3 （双选）、放射性元素能自发地放出射线，变成别的元素，同时伴随核能的释放.下列表述中正确的是（）A. 二、「、I三种射线都是电磁波B. 在二、•「、丨三种射线中电离能力最弱的是二射线C. 太阳辐射的能量是由轻核聚变产生的D. 将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度，它的半衰期不发生改变2354、目前，核反应产生的核能主要来源于-.U的裂变，贝U下列说法中正确的是（）235 一A. ,_U原子核中有92个质子、143个核子B. 〔U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，核反应方程为制+初七站諂+3初，说明U是由Ba和Kr组成的235C. 是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D. 若一个铀核在裂变前后的质量亏损为丄匸，则其释放的核能为二二5、8.放射性同位素可用来推算文物的“年龄”。

的含量每减少一半要经过约5730年。

某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为（）A. 5730 X 3 年B. 5730 X 4 年C. 5730X 6 年D. 5730X 8 年&一个氡核22286Rn衰变成钋核21884Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天，1g氡经过7.6 天衰变掉氡的质量，以及22286Rn衰变成21884Po的过程放出的粒子是（）A. 0.25g，a 粒子B. 0.75g，a 粒子C. 0.25g，B 粒子D. 0.75g，B 粒子7、目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素.下列有关放射性知识的说法中正确的是（）23S 206A. .-一U衰变成.；一Pb要经过6次B衰变和6次a衰变B. 三种放射线中a射线的电离本领最强，丫射线的穿透本领最强C. 放射性元素发生B衰变时所释放的电子是原子核内的质子转化为中子时产生的D. B射线与丫射线一样都是电磁波，但B射线穿透本领比丫射线强8、下列四个方程中，属于衰变的是（）A「m—】D. i 二—打丄—• 'm9、由二衰变为心上要经过X次a衰变和y次B衰变，其中（）A. x = 6, y = 8B. X = 8, y = 6C. x = 16, y= 22D. x = 22, y= 1610、关于半衰期，以下说法正确的是（）a. 同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长。