原子核衰变与半衰期 放射性的应用与防护.ppt

原子核衰变与半衰期,听说过“点石成金”的传说吗？,同学们有没有听说过点石成金的传说吗？,这个成语讲的是有个穷困潦倒、沿路求乞的书生遇到了一位仙翁，书生向仙翁祈求帮助，仙翁欣然答应，叫书生看看地上的石块，接着用右手食指轻轻一点，石块立即变成了黄金仙翁叫书生拾起黄金变卖为生书生俯身拾起了黄金，恭恭敬敬地交还给仙翁，说：“这块黄金我不要，我要你的手指头点石成金不可能实现，果真是这样？到了20世纪，科学昌盛了，于是，科学家又重新想起，要圆当年炼金家“点石成金”的梦 问题：给同学们以下信息，作为当代的炼金术士，你有方法实现前人的夙愿么？ 利用高能的γ射线来照射某种金属元素时，这种金属元素的原子核便会失去一个质子，转变成原子序数比它小1的金属元素 打开元素周期表，观察金原子序数与汞原子序数的关系根据上述设想，日本科学家松本高明进行了一次大型实验，将1.34t汞放在一个特制的容器中，然后用五千万电子伏特的γ射线照射汞，照射时间为70天，最后得到74kg的黄金看来，真的可以通过直接改变原子核质子数，来创造新原子！,那么，我们现在就开始一起学习这种神奇的物理现象——衰变！,翠砷铜铀矿,斜水钼铀矿,原子核 衰变与半衰期,,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性开始的。

天然放射性现象,,阅读教材回答下列问题,一：认真阅读教材P49第一部分“天然放射现象的发现”，自学后回答：　　什么叫“天然放射现象”、“放射性”、“放射性元素”？,,一、天然放射现象,1.放射性和放射性元素:1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质称为放射性．具有放射性的元素称为放射性元素．2.天然放射性现象:放射性元素自发地放出射线的现象叫做天然放射现象,,,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,,,,放射性元素,居里和居里夫人在贝可勒耳的建议下，对铀和铀的各种矿石进行了深入研究，又发现了发射性更强的新元素其中一种，为了纪念她的祖国波兰而命名为钋（Po)，另一种命名为镭（Ra）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．,放大了1000倍的铀矿石,,钡铀云母,翠砷铜铀矿,斜水钼铀矿,铀钙石矿,,1.在射线经过的空间施加磁场，你观察到了什么现象？,2、据此现象推断α、β、 γ 三种射线分别 带何种电荷？,3、若不用磁场判断，还可以用什么方法判断三种射线的带电性质？,铀、钋和镭等放射性元素放出的射线到底是什么呢？,放射性,思考与讨论不加磁场，如何实现如下图偏转情况？,,,,放射性,由左手定则可得如下结论：,α射线,根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成，我们把它叫做α射线，α射线由带正电的α粒子组成.科学家们研究发现每个α粒子带的正电荷是电子电荷的2倍，α粒子质量大约等于氦原子的质量.进一步研究表明α粒子就是氦原子核.,由于α粒子的质量较大，所以α射线的穿透本领最小，我们用一张厚纸就能把它挡住；但有很强的电离作用，很容易使空气电离。

β射线,与α射线偏转方向相反的那束射线带负电荷，我们把它叫做β射线.研究发现β射线由带负电的粒子（β粒子）组成.进一步研究表明β粒子就是电子.,β射线的穿透本领较强，很容易穿透纸，还能穿透几毫米厚的铝板，但电离作用较弱.,γ射线,中间不发生偏转的那束射线叫做γ射线，研究表明，γ射线的实质是一种波长极短的电磁波，它不带电，是中性的.,γ射线的穿透本领极强，一般薄金属板都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板.但电离作用很弱.,高能量电磁波hν,0.1c,0.9c,c,弱,较强,很强,很强,较强,弱,阅读课文填写表格：,氦原子核,高速电子流,（空气中仅前进几厘米）,（几毫米厚的铝板）,（几厘米厚的铅板）,三：认真阅读教材P51第三部分“原子核的衰变”，自学后回答：,1.什么叫“原子核的衰变”？衰变过程中哪些量是守恒的？,2.α衰变与β衰变的规律如何表示？α衰变与β衰变的实质是什么？,,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．,原子核衰变时电荷数和质量数都守恒,U238发生 α衰变时变为（钍）Th234 （钍）Th234也具有放射性， 发生β衰变后变为（镤）Pa234，,1、α衰变的衰变方程：原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。

α衰变的本质：在原子核中，2个中子和2个质子结合得比较紧密，有时作为一个整体从较大的原子核中抛射出来质子,中子,在放射性元素的原子核中：,2、β衰变的衰变方程：方程两边也符合电荷数和质量数守恒β衰变的本质：核内的中子转化为质子和电子，产生的电子从核内发射出来在放射性元素的原子核中：,中子,3、γ衰变的本质 原子核的能量也是量子化的，α衰变、β衰变产生的新核往往处于高能级，它们向低能级跃迁时辐射γ光子γ 衰变总是伴随α射线和β射线而产生 γ射线的本质是能量γ射线不能单独发生从 到 需要经过多少次α衰变和多少次β衰变？,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（1）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变．,3.原子核衰变的分类:,（2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变．,（3）γ衰变:,伴随射线或射线而产生.,规律：质量数、电荷数守恒,认真阅读教材P52第四部分“衰变的快慢——半衰期”，自学后回答：,1.什么叫“半衰期”？,2.半衰期的长短与什么因素有关？,3.半衰期描述的对象是大量的原子核还是 个别原子核？,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．半衰期表示放射性元素衰变快慢的物理量。

放射性元素衰变的快慢有一定的规律放射性元素的剩余质量与原有质量的关系：,1、半衰期,一些物质的半衰期,238U = 4.5 billion years14C = 5700 years226Ra = 1600 years3H = 12.6 years125I = 60 days32P = 14 days99Tc = 6 hours212Po =3.0×10-7s,2.不同的放射性元素，半衰期不同半衰期是由元素原子核自身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态及周围环境、温度都无关3、影响因素：,“单个的微观事件是不可预测的”，所以，放射性元素的半衰期，描述的是统计规律例如：数学上的概率问题,（抛硬币）将1万枚硬币抛在地上，那正反两面的个数大概为5000对5000，但就某个硬币来看要么是正面，要么是反面这个事实告诉我们统计规律的对象仅仅对大量事实适用，对个别不适用思考：半衰期描述的对象是大量的原子核还是 个别原子核？,4、适用条件：半衰期只适用于大量的原子核,确定古木的年代,活的植物由于新陈代谢，其中12C和14C的含量与大气中的含量比例一致，但死去的植物由于14C不断衰变。

根据14C衰变的半衰期和现在实际的含量，就可以推算出它的年代了5、应用,1、人们利用地壳岩石中存在的微量的放射性元素的衰变规律，测定地球的年龄为46亿年地壳有一部漫长的演变历史，一部不断变化、不断发展的历史2、碳14测年技术，14C是具有放射性的碳的同位素，能够自发的进行β 衰变，变成氮1、放射性元素衰变的速度规律每隔特定的时间测量一次剩余的放射性物质的原子数，总比上一次测量少一半2、半衰期（τ）：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间3、剩余质量：,一些物质的半衰期元素的半衰期与原子的物理或化学性质状态无关，只与核内部本身的因素决定238U = 4.5 billion years14C = 5700 years226Ra = 1600 years3H = 12.6 years125I = 60 days32P = 14 days99Tc = 6 hours212Po =3.0×10-7s,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，这就叫做放射性同位素鉴年法．,半衰期是由元素原子核本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态及周围环境、温度都无关。

3.不同的放射性元素，半衰期不同2)半衰期的长短由核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件都没有关系放射性的应用与防护,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：,一、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,,,,二、放射性的应用,放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许多方面得到了广泛的应用．其应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向展开的．,有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素．,,放射性的应用,射线应用,示踪原子,,,,,探伤仪,培育新种,保存食物,消除有害静电,消灭害虫,治疗恶性肿瘤,,,,,农作物检测,诊断器质性和功能性疾病,生物大分子结构及功能研究,,,,,,,放射性的应用,食品保鲜,棉花育种,放射性同位素造影术,粮食保存,“放疗”治疗,放射线测厚仪,伽玛刀,三、放射性污染和防护,过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用．,20世纪人们在毫无防备的情况下研究放射性,,遭原子弹炸后的广岛,,放射性污染和防护,为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施：,检测辐射装置,,,,全身污染检测仪,,辐射检测系统,辐射源的存放,铀,放射性污染和防护,核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄：,1、密封防护2、距离防护3、时间防护4、屏蔽防护,放射性污染和防护,一、原子核的衰变,2.衰变原则：,质量数守恒，电荷数守恒。

1.原子核的衰变：我们把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（decay）．,（1）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变．,（2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变．,（3）γ衰变:总是伴随射线或射线产生.,二、半衰期,1、半衰期: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2、不同的放射性元素，半衰期不同,放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定课堂总结,放射性元素半衰变是一个统计规律判断古生物年代常用14C定年法若干万年以前，始祖鸟通过摄食，吸收了植物中含有14C的营养物质，死亡后不再吸收随着年代的推移，其体内14C的含量为现代鸟的 ，已知地表中14C的含量基本不变，14C的半衰期为T年，试判断始祖鸟距今年代为：() A B C D 2,高考题回顾：,高考题回顾：,1．图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线 在电 场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是A．a为α射线、b为β射线B．a为β射线、b为γ射线C．b为γ射线、C为α射线D．b为α射线、C为γ射线,BC,例题分析,例题：本题中用大写字母代表原子核，E经α衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H。

上述系列衰变可记为下式：另一系列衰变如下：已知P和F是同位素，则（ ）A.Q和G是同位素，R和H是同位素B.R和E是同位素，S和F是同位素C.R和G是同位素，S和H是同位素D.Q和E是同位素，R和F是同位素,B,例题分析,例题：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分别如图中a、b所示，由图可以知（ ）A.该核发生的α衰变B.该核发生的β衰变C.磁场方向一定垂直纸面向里D.磁场方向向里还是向外不能判定,。