放射性现象及规律.ppt

第六章 放射性现象及规律w 放射性现象w 原子核衰变的指数衰减规律w 递次衰变规律w 天然放射系和人工放射性w 14C衰变量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律放射性现象 (1)w 原子核自发地发射各种射线的现象称为放射性 能自发地发射各种射线的核素称为放射性核素 ，也叫不稳定的核素w 1896,Becquerel发现铀矿发射一种看不见的射线 ，穿透力强，并使照相底片感光量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律射线成分射线 穿透力最弱射线(氦核)射线(高速运动电子)射线 穿透力较强放射源带孔的铅板磁场垂直于纸面射线(短波长电磁波)射线 穿透力最强量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律放射性现象 (2)w 放射性与原子核内部的变化有关，与原子的外 围电子无关 放射性由原子核衰变引起, 即一 种核素转变另一核素, 或一种核素能态转变为另 一能态.w 放射性有天然放射性和人工放射性之分天然 放射性是指天然存在的放射性核素所具有的放射 性它们大多属于有重元素组成的三个放射系(即 钍系,铀系和锕系)。

人们还可以用人工方法(例如 反应堆和加速器)来产生放射性，这叫人工放射性 量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律原子核衰变w 衰变w 跃迁w 衰变量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律原子核衰变的指数衰减规律 (1)w 核衰变是原子核自发产生的变化,是一个 量子跃迁过程w 对于任何一个放射性核素，它发生衰变 的精确时刻是不能预告的，但对于足够多 的放射性核素的集合，作为一个整体，它 的衰变规律则是确定的.量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律原子核衰变的指数衰减规律 (2)氡的衰变对于任何放射性元素: N0 初始时刻的原子核数 N 时刻t的原子核数量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律衰变常量衰变常量w 在时刻t到时刻t+dt之间发生衰变的原子核数 和N(t)成正比, 也和时间间隔dt成正比w 为衰变常量, 表示单位时间内, 每个原子核 的衰变几率, 不同放射性元素的不同,由原子核 的内部特殊性(质中比,奇偶性等)决定量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律分支衰变的衰变常量w 在分支衰变的情况下,核素的总衰变常量为 各分支衰变常数i的代数和。

w 分支衰变是指一种核素同时按不同的方式进 行衰变量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律半衰期在时刻T1/2时, T1/2则定义为半衰期:量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律平均寿命在时刻t到时刻t+dt之间发生衰变的原子核数为 NdtNdt个原子核的寿命为 tN0个原子核的总寿命为平均寿命 量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律放射性活度 (1)w 放射性活度A为一个放射源在单位时间内发 生衰变的原子核数量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律放射性活度 (2)w 习惯上采用居里(Ci)为放射性活度单位.一个 放射性源若在每秒内产生3.7x1010次衰变, 这个 放射性源的放射性活度即为1居里(Ci)w 放射性活度的国际单位为贝可(Bq)1Bq=1s-1, 1Ci=3.7x1010Bq量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律天然放射系 (1)w 地壳中存在的一些重的放射性核素形成三个 天然放射性天然放射系处于长期平衡中.w 连续衰变时放射性原子核所构成的系列称为 放射系w 每个放射系从母体开始，都经过至少十次连 续衰变，最后达到稳定的铅同位素。

量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律天然放射系 (2)w 放射系中成员大部分放射性，少量放射性 ，一般伴随辐射w 天然放射系的母体半衰期都很长，和地球年 龄相近或更长，因而还能保存下来量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律钍系 (1)w 钍系从232Th开始，经过10次连续衰变，最 后到稳定核素208Pbw 232Th半衰期是1.405x1010年，子体半衰期最 长是228Ra，其半衰期是5.75年, 所以钍系建立 长期平衡需要几十年的时间量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律钍系 (2)w 钍系中 A=4nw 图中横坐标代 表原子序数Z, w 纵标代表质量 数A,w 232Th和它的衰 变产物用实线的 圆圈表示，w 实线旁边的数 字是那种核素的 半衰期 钍系铀系铀系w 铀系从238U开始 ，最终产物是 206Pbw 铀系 A=4n+2w 238U半衰期是 4.468x109a， 子体半衰期最长是 234U，其半衰期是 2.45x106a,所以 铀系建立长期平衡 需要几百万年的时 间w 235U半衰期是 7.038x108a，子体 半衰期最长是231Pa ，其半衰期是 3.28x104a,所以锕 系建立长期平衡需 要几十万年的时间 。

w 锕系 A=4n+3锕系锕系w 锕系从235U开 始，最终产物是 207Pb人工放射性 (1)w 人工放射性核素主要用以下方式制造:Ø 加速器(带电粒子引起核反应)Ø 发应堆(利用堆中强中子流照射靶核或利 用中子引起重核裂变)w 在天然存在的放射性元素中,缺少 A=4n+1 的系,这一放射系通过人工核转变才被发现, 这一系称为镎系.量子力学与原子核物理基础第六章 放射性现象及规律人工放射性 (2)w 若产生率一定，即单位时产生人工放射性核 素的原子核数目一定，则放射性原子核数目的 变化率为量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律初始条件：t=0, N=0产生率人工放射性 (3)t很大时, A(t)达到饱和值P人工放射性的生长曲线量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律14C衰变 (1)w 14C半衰期为5730a,和人类文明史年代相近,可用来考古中的年代测定.w 14C由宇宙射线产生的中子和14N作用形成,假 定近万年宇宙射线强度恒定,则大气中14C的相 对含恒定,为12C的1.2x10-12.w 各种生物在新陈代谢过程中直接或间接吸收 碳的化合物, 其14C的含量也和大气一致.当生 命结束,生物停止和大气交换碳,体内的14C由于 衰变而减少.量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律14C衰变 (2)w 1g碳中含14C（个）：量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律指数衰减规律t=0时原子核数t=1min时原子核数14C衰变 (3)w 1g碳在初始1分钟内14C衰变的次数：量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律14C衰变 (4)半衰期量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律14C衰变 (5)1g碳在时刻t后1分 钟内14C衰变的次数量子力学与原子核物理第六章 放射性现象及规律。