走进原子核-放射性元素的衰变

原子核,第四章 原子核,第一节 走进原子核,人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的？,人们认识原子核的结构就是从天然放射现象开始的。,？,虽然放射线看不见，但是我们可以根据一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：,探测射线的方法,1、使气体电离,2、使照相底片感光,3、使荧光物质产生荧光,1896年，法国科学家贝克 勒尔发现了铀的放射性现象。,发出不可见的射线 穿透黑纸使底片感光,一、放射性的发现,天然放射现象：某些物质自发地放射出看不见的射线的现象。,放大了1000倍的铀矿石,天然放射现象的发现说明原子核具有复杂结构,钡铀云母,翠砷铜铀矿,斜水钼铀矿,铀钙石矿,铅盒,放射源,射 线,天然放射性元素的原子核发出的射线可使照相底片感光,照相底片,1898年，波兰籍的法国科 学家居里夫人发现比铀强200万倍的放射性 元素镭和钋，1903年获诺贝尔奖。,放射性,放射性元素,发射射线的性质,具有放射性的元素,放出射线后，元素的性质发生变化,天然放射性元素,大于83的元素,原子序数小于83的一些天然元素也有具有放射性。例：Na, P等。,放射性物质发出的射线有三种：,三种射线性质,三种射线,思考：判断图中对应哪种射线？,N2,卢瑟福的粒子轰击氮核实验 质子的发现,粒子轰击氮核产生了可以穿透铝箔的质子,卢瑟福的粒子轰击氮核实验,原子核都是由质子组成的吗？ 原子核的比荷质子的比荷 卢瑟福猜想：原子核内还有不带电的“中子”(neutron) 1932年卢瑟福的学生查德威克发现了中子,实验,测量: (1)这种不可见的粒子在电场、磁场中不偏转，表明它不带电； (2)测定其速度小于C/10,表明它不是射线; (3)通过与氢核的碰撞,测定其质量mXmH，即与氢核(质子)质量相当,核反应方程,质子的发现： 核反应方程是： 中子的发现 核反应方程是：,3、原子核的表示:,X表示 元素符号,Z表示 质子数,A表示 质量数,4同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，互称同位素。,诺贝尔的摇篮,当人们评论卢瑟福的成就时，总要提到他“桃李满天下”。在卢瑟福的悉心培养下，他的学生和助手有多人获得了诺贝尔奖金： 1921年，卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖 1922年，卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖； 1922年，卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖； 1927年，卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖； 1935年，卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖； 1948年，卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖； 1951年，卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同获得诺贝尔物理奖； 1978年，卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。 有人说，如果世界上设立培养人才的诺贝尔奖金的话，那么卢瑟福是第一号候选人。,4.2 放射性元素的衰变,一、衰变,1、原子核放出粒子或粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变,衰变：放出粒子的衰变，如,衰变：放出粒子的衰变，如,2.种类：,衰变前后的电荷数和质量数都守恒,衰变：,衰变：,说明： 中间用单箭头，不用等号； 与化学方程式不同 2. 是质量数守恒，不是质量守恒;,3规律：,衰变方程,备注：核衰变是核反应的一种，核反应与化学反应有着根本性的区别： 核反应时，原子核内部的核子数会发生相应的变化，核反应可以使一种原子向另一种原子转化； 而化学反应指的是原子核最外层电子数目发生变化，在化学反应中，一种原子不能转变成另一种原子。,4. 本质：,（1） 衰变：原子核内少两个质子和两个中子,（2） 衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子,质子,中子,结合,中子,质子,和,（3）衰变本质：,射线是电磁波，不是实物粒子。 射线是伴随着衰变和衰变产生的。 射线不改变电荷数与质量数。,例1： 经过一系列衰变和衰变后，可以变成稳定的元素铅206 ，问这一过程衰变和衰变次数？,例2、关于、三种射线，下列说法中正确的是（ ）,A、射线是原子核自发射出的氦核，它的电离作用最弱 B、射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的贯穿能力 C、射线一般伴随着或射线产生，它的贯穿能力最强 D、射线是电磁波，它的电离作用最强,C,3如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是( ) A和的混合放射源 B纯放射源 C和的混合放射源 D纯放射源,例4：某原子核A的衰变过程为A B C, 下列说法正确的是 （ ）,A、核A的质量数减核C的质量数等于5; B、核A的中子数减核C的中子数等于2; C、核A的中性原子中的电子数比原子核B的中性原子中的电子数多1; D、核A的质子数比核C的质子数多1。,D,例5：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹如图所示。由图可以判定 （ ）,A、该核发生的是衰变 B、该核发生的是衰变 C、磁场方向一定垂直于纸面向里 D、不能判定磁场方向向里还是向外,BD,分析：1.放出的带电粒子和反冲核的运动方向相反。 2.原子核和反冲核系统动量守恒:MV1=mv2. 3.“异性内切、同性外切”：为粒子。 4.r=mv/qB由于动量等大，则电量小，r大。 a 为粒子的轨迹，b为反冲核的轨迹,例6：静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得粒子和反冲核轨道半径之比为44：1，如图所示：则（ ）,A、 粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反 B、原来放射性元素的原子核电荷数为90 C、反冲核的核电荷数为88 D、粒子与反冲核的速度之比为1：88,× × × × × × × × × × × × × × × ×,R1,R2,ABC,静止在匀强磁场中的放射性元素发生衰变后 1、放出的粒子与反冲核的动量大小相等， 方向相反 2、粒子与反冲粒子的运动轨迹是外切圆 粒子与反冲粒子的运动轨迹是内切圆,小结：,核反应方程,1.核反应：除了天然放射性元素会自动产生自发核衰变外，还可以利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轰击原子核，以产生新的原子核，这个过程叫做核反应。 2.反应能：在核反应过程中，原子核的质量和电荷数会发生变化，同时伴随着能量的释放或吸收，所放出或吸收的能量叫做反应能。,例7下列核反应方程中正确的是 （ ）,B,例8粒子轰击硼10生成氮13和X粒子；氮13具有放射性，放出Y粒子并生成碳13，则X粒子和Y粒子分别是 A质子和中子 B质子和电子 C中子和电子 D中子和正电子,二、半衰期(T),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：,衰变前原子数,9.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。 B升高温度可以使半衰期缩短。 C氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个。 D氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克。,放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间是一种统计规律，半衰期对某一个或某几个原子核来说，是无意义的。,考古学家确定古木年代的方法是用放射性同位素作为“时钟”，来测量漫长的时间，这叫做放射性同位素鉴年法,10.下列说法正确的是 （ ） A. 射线与射线都是电磁波 B. 射线为原子的核外电子电离后形成的电子流 用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能 改变原子核衰变的半衰期 D.原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量,C,11.若干 放在天平左盘上，右盘放420g砝码，天平平衡。当铋发生衰变，经过1个半衰期，欲使天平平衡，应从右盘中取出砝码的质量为( ) A210 g B105 g C4 g D2 g,