原子核与放射性

第3章原子核与放射性

第1节原子核结构

［目标要求］

1、知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念。

2、会根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。

3、了解发现质子和中子的过程。

1、质子、中子的发现

科学家用高速粒子流轰击原子核，迫使原子核发生____________，通过对生成的新核及产生的粒子进行研究，了解原子核的内部构成。质子和中子就是通过这种原子核的人工转变被发现的。

1919年，卢瑟福发现质子，其核反应方程为：

（质子）。

1932年，查德威克发现中子，核反应方程为：

（中子）。

2、原子核的组成，同位素

原子核由____________和____________组成，质子和中子统称为____________。

质子数相同，中子数不同的元素互称为____________。

3、核反应及核反应方程

在核物理学中，原子核在具有一定能量的其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为____________。

通常用作为原子核符号，其中X为元素符号；A表示原子核的质量数，写在元素符号左上角；Z表示核电荷数，即质子数，写在元素符号左下角，用此种原子核符号描述核反应过程的式子称为核反应方程。

注意：核反应方程必须遵守电荷数守恒和质量数守恒。

另外，核反应过程通常是不可逆的，方程中只能用箭头“→”连接并指示反应方向，而不用等号“＝”连接。

例. 用粒子轰击氮14，结果发现了质子。图中示意了云室实验的照片，其中的a、b、c 三条不同的径迹分别代表谁的径迹？并写出此核反应方程。

［解答］用粒子轰击氮14，产生质子和氧17，因为氧17的电荷数明显多于质子的电荷数，氧17有更强的电离能力，所以它在云室中飞过时的径迹粗，而质子的径迹细；又因为氧17的质量数明显大于质子的质量数，根据动量守恒，氧17的速度明显小于质子的飞行速度，所以氧17的飞行距离较短，质子的飞行距离较长。

故：b为反应前粒子飞行的径迹；

a为反应后产生的氧17的飞行径迹；

c为反应后生成的质子的飞行径迹。

核反应方程为：

［小结］在云室中，根据粒子飞行径迹的长短、粗细及加入磁场后粒子轨迹的弯曲方向和曲率半径、磁场的强度及方向等，人们可以推得粒子的许多特性。在历史上人们研究粒子的性质和发现新的微观粒子中，云室曾作出过重要的贡献。

第2节原子核衰变及半衰期

［目标要求］

1、了解天然放射现象，知道放射现象的实质是原子核的衰变。

2、知道三种天然放射线的基本性质。

3、掌握原子核衰变规律，理解半衰期概念。

4、能够熟练运用核衰变的规律写出核衰变的核反应方程。

5、能够利用电场或磁场分离和鉴别三种天然放射线。

1、天然放射现象

物质能自发地放出射线的现象叫做______________，正是天然放射现象的发现，使人们认识到原子核有着复杂的内部结构，通过研究，人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性。

2、放射线的性质

①射线：速度约为光速十分之一的______________原子核粒子流（），贯穿能力______________（可穿透空气几厘米或一张薄纸），电离作用______________。

②射线：速度接近光束的______________（），贯穿作用______________（可穿透几毫米厚铅板），电离作用______________。

③射线：波长极短的电磁波，粒子就是光子，贯穿本领______________（可穿透几厘米厚的铅板），电离作用______________。

3、原子核的衰变

①定义：原子核自发地放出某种粒子而转变为新的原子核的变化叫做原子核的______________。

②衰变的种类

衰变：放出粒子（即氦核）的衰变。每发生一次衰变，新、旧原子核比较，核电荷数将减少______________，质量数减少______________，即

衰变：放出粒子（即电子）的衰变每发生一次衰变，新、旧核比较，新核电荷数增加______________，质量数______________，即。

射线是放射性原子核在发生衰变或衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出的光子流。

4、半衰期

放射性元素的原子核有______________发生衰变需要的时间叫做半衰期，是表示放射性元素衰变______________的物理量，不同的元素，其半衰期不同，有的差别很大。

半衰期的大小由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的____________

射线

约

射线

射线伴随射线产生

例. 在如图所示的匀强磁场中的A点，有一个静止的原子核，当它发生______________衰变时，射出的粒子以及生成的新核才做如图的圆周运动，可以确定，发生衰变时新核的运动方向是______________。若两圆的半径之比是44：1，则这个放射性元素的原子序数是______________。

［解答］静止核衰变后两生成物的速度反向，根据左手定则判断它们在磁场中的受力方向，若衰变时放出正电粒子，则正粒子和新生核的轨迹应是外切圆，若衰变放出负粒子，则两轨迹是内切圆。

可知，发生了衰变，新核（带正电）的运动方向向右。

由∝可知

，即：

可见，放射性元素的原子核电荷数为43。

［小结］本题的解析过程应考虑衰变性质、动量守恒、洛伦兹力及左手定则等知识，具有综合性强的特点，应全面把握。

第4章核能

［目标要求］

1、知道核力的性质，能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。

2、知道核反应中的质量亏损。

3、知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。

4、理解原子核的结合能及平均结合能概念，了解释放能量的途径。

5、知道重核的裂变是释放核能的途径之一。

6、知道铀核裂变及链式反应的原理。

7、了解核反应堆和核电站的基本原理。

8、掌握铀核裂变的核反应方程，会根据其质量亏损计算释放的核能。

9、了解聚变反应的特点及其条件。

10、了解可控热核反应及其研究和发展。