原子核以及基本粒子簡介

1、關(guān)于原子核及基本粒子簡介第一張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月12.1 原子核的基本性質(zhì)一.原子核的組成1932年查德威克發(fā)現(xiàn)了中子1911年盧 瑟 福 建立了原子核的概念海 森 伯提出了原子核是由質(zhì)子和中子組成的假設(shè)ZN+說明 質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子。實驗表明，質(zhì)子是穩(wěn)定粒子，自由中子卻是不穩(wěn)定的。A=N+Z第二張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月原子序數(shù)原子質(zhì)子數(shù)原子核電荷數(shù)質(zhì)子電量e，中子電量0,核電量Ze核數(shù)同位數(shù)同中子異位數(shù),例：原子核近似球體。核子的深層次結(jié)構(gòu)夸克模型。二.核自旋和磁矩 原子核的自旋運動產(chǎn)生了繞軸轉(zhuǎn)動和環(huán)形電流，可分別用自旋角動量和磁矩描述。第三張，PPT共十

2、九頁，創(chuàng)作于2022年6月按量子力學(xué)理論，原子核的自旋(角動量) 說明I稱為自旋量子數(shù)，只能取整數(shù)或半整數(shù)分立值。gI 稱為原子核g 的因子，是一個純數(shù)，其值可正可負。N 稱為核磁子,其大小為上式反映了角動量的量子化和磁矩的量子化，說明核子自旋運動時，其自旋軸方位和廣義角速度分立式的變化。三.結(jié)合能與質(zhì)量虧損理論表明:(mA=原子核的質(zhì)量)第四張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月即，質(zhì)子和中子組成原子核時，部分質(zhì)量虧損。虧損質(zhì)量：質(zhì)量虧損到哪里去？所謂質(zhì)量虧損是由于質(zhì)子和中子結(jié)合成原子核過程中釋放的能量帶走了相應(yīng)的質(zhì)量。由愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系可得：釋放的能量：逆向思維去想，將原子核撞擊為質(zhì)子和

3、中子要使用的能量是多少呢？ 顯然它就是上述所釋放的能量。按此，將：稱作結(jié)合能。第五張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月12.2 原子核的放射性衰變一.放射性元素1896年，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了重元素物質(zhì)鈾的放射性。時隔不久，居里夫人先后發(fā)現(xiàn)具有放射性的已知元素和新元素物質(zhì): 釷、釙、鐳。放射性說明天然放射性核素60多種，人工合成的放射性核素1600多種。放射性元素放出的射線具有下列特性:居里夫人19世紀(jì)最偉大的科學(xué)家之一，發(fā)現(xiàn)了放射性元素釷、釙、鐳。兩度獲得若貝爾獎。第六張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）能使氣體電離；（2）能激發(fā)熒光；（3）能使照相底片感光；（4）具有很強的穿透能力

4、；（5）對生物細胞具有破壞作用；二. 原子核的衰變 實驗發(fā)現(xiàn)，各種放射性元素放出的射線包括三種不同的射線，分別命名為： 、 射線。放射出這三種射線的過程稱為衰變。1. 衰變 射線實際上是帶兩個正電荷的氦核。 衰變過程可表示為：氫彈爆炸第七張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月例：鐳核數(shù)放出 射線衰變?yōu)殡薄?. 衰變 衰變中，放射性的核噴發(fā)或俘獲一些電子，稱這些電子為 粒子。 衰變有下列三種形式： 衰變過程中，放射性的核向外噴發(fā)電子，放出的電子來源于中子，放出電子的同時還放出一些輕的不帶電的粒子，叫反中微子。 衰變過程可表示為：例：（1） 衰變第八張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）

5、 衰變 衰變過程中，放射性的核向外噴發(fā)正電子，正電子來源于質(zhì)子，放出正電子的同時還放出中微子。 衰變過程可表示為：例：（3） 母核俘獲軌道電子的 衰變 此衰變過程中，母核俘獲核外某個軌道上運動的一個電子，同時放出中微子。 此衰變過程可表示為：例：第九張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 衰變 衰變是原子核進行能級躍遷時放出的光子流或電磁輻射。說明 衰變總是伴隨著、衰變。 衰變只涉及到原子核各能級間的躍遷，原子核的質(zhì)量和電荷都不發(fā)生變化。三. 放射性衰變規(guī)律1. 指數(shù)衰變率：設(shè)d t 時間內(nèi)有d N個原子發(fā)生衰變，則：衰變常量 ：表示單位時間內(nèi)原子核發(fā)生衰變的概率NtN0T2T第十張，P

6、PT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 半衰期和平均壽命半 衰 期 T ：衰變掉一半原子核所需的時間。由：平均壽命 ：表示每個原子核衰變前存在時間的平均值。 越小。例求經(jīng)過 時間后，剩下的原子核數(shù)為原核數(shù)的多少？解當(dāng)t= 時 越大衰變越慢第十一張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 放射性活度 I 一個放射源在單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)。I反映了放射源的放射強弱程度。I0 = N0 為 t = 0 時放射源的強度。常用單位居里 (Ci)，國際單位貝克勒 (Bq)1 Ci 3.71010 次核衰變秒1 Bq 1 次核衰變秒4. 放射性探測 放射性探測器 電離式射線探測器 熒光式射線探測器

7、第十二張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月G-M熒光式探測器負脈沖tI原理當(dāng)一個高速的射線粒子進入G-M管后，和管內(nèi)惰性氣體發(fā)生作用，使其迅速被電離，產(chǎn)生一個分脈沖電流，并在電阻兩端形成一個負脈沖信號電壓。負脈沖的平均頻率正比于放射性活度（I0 標(biāo)準(zhǔn)物放射性活度。）第十三張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月12.3 放射生物物理學(xué)簡介電離輻射可產(chǎn)生多種生物學(xué)作用,例:促使細胞分裂和生長治療或?qū)е履[瘤誘發(fā)遺傳變異消滅病蟲害和疾病診斷等一.電離輻射的直接作用和間接作用直接作用: 損傷生物體內(nèi)某一特殊的生物結(jié)構(gòu)體(如DNA)間接作用: 通過內(nèi)部傳遞或能量釋放引起其它生物結(jié)構(gòu)損傷.二.輻射生物

8、學(xué)效應(yīng)進程生物體受到電離輻射時經(jīng)理下列幾個階段第十四張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月物理學(xué)階段:分子空間分布及物理形狀發(fā)生變異物理化學(xué)階段:經(jīng)過一系列復(fù)雜反應(yīng),生成次級物生物學(xué)階段:進一步相互反應(yīng), 引起周圍物質(zhì)結(jié)構(gòu)變化.生物機體效應(yīng)階段:產(chǎn)生宏觀的生物體效應(yīng).( )( )( )( 數(shù)秒 若干年 )三.輻射生物學(xué)效應(yīng)的特點不存在閥植劑量輻射能量高效率第十五張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四.放射劑量照射劑量吸收劑量相對生物效應(yīng)(X單位:倫琴.符號:R)(D單位:格雷.符號:Gy)(RBE單位:雷姆 .符號:em)第十六張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月五.放射性同位數(shù)在農(nóng)業(yè)和生物科學(xué)中的應(yīng)用示蹤原子的利用：同過對生物對象的特殊標(biāo)記，可以追蹤生物對象的變異情況，觀測變異過程核輻射技術(shù)的應(yīng)用：（）低劑量輻射刺激增產(chǎn)（）打劑量的抑制和殺蟲作用活化分析一定條件照射測量對象后，測定所生成的放射性核素的活度或放出射線的能量，可確定待測元素的含量和種類待測試樣的某種