原子核與放射性

原子核與放射性第一頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件第一節(jié)原子核的基本(jīběn)性質(zhì)一.組成(zǔchénɡ)1.原子核:質(zhì)子:帶一個(gè)(yīɡè)單位的正電荷中子:中性粒子m=1.007277原子質(zhì)量單位m=1.008665

原子質(zhì)量單位核子在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化元素符號(hào)質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)=A-Z2.以組成分類(lèi)：a.同位素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同一個(gè)原子質(zhì)量單位u=1.66055×10-27Kg

第二頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件b.同質(zhì)異能素：質(zhì)子數(shù)相同(xiānɡtónɡ)，中子數(shù)相同(xiānɡtónɡ)，能量不同c.同量異位素：核子數(shù)相同，質(zhì)子(zhìzǐ)數(shù)不同穩(wěn)定性核素3.以性質(zhì)(xìngzhì)分類(lèi)：放射性核素二.性質(zhì)1.體積:2.密度:第三頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件三.穩(wěn)定性1.質(zhì)量(zhìliàng)虧損鈹原子核質(zhì)量(zhìliàng)：9.0121858u中子(zhōngzǐ)質(zhì)量：1.008665u

質(zhì)子質(zhì)量：1.007277u原子核質(zhì)量<

中子數(shù)質(zhì)量和＋質(zhì)子數(shù)質(zhì)量和核子組成核：能量減少質(zhì)量虧損Δm=核子質(zhì)量和－核質(zhì)量第四頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件2.結(jié)合能核子(hézǐ)結(jié)合為核，放出的能量質(zhì)能關(guān)系(guānxì)：ΔE=Δmc2例：質(zhì)量(zhìliàng)為一個(gè)原子質(zhì)量(zhìliàng)單位：1u的能量：

1uc2=1.66055×10-27×(2.99792×108)2=931.5MeV3.平均結(jié)合能

每一個(gè)核子在核中的平均結(jié)合能： ε大,原子核分解為核子所需能量大原子核穩(wěn)定

輕核:A小，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等 穩(wěn)定較重核:A較大，中子數(shù)/質(zhì)子數(shù)≌3/2穩(wěn)定重核：A>209不穩(wěn)定第五頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件質(zhì)子數(shù)中子數(shù)名稱(chēng)穩(wěn)定的核數(shù)目ZA-Z偶偶偶偶核156偶奇偶奇核48奇偶奇偶核50奇奇奇奇核5第六頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件第二節(jié)核衰變(shuāibiàn)的類(lèi)型核衰變：放射性核素自發(fā)(zìfā)地以各種形式轉(zhuǎn)化為另一核嚴(yán)格遵守:質(zhì)量守恒定律能量(néngliàng)守恒定律動(dòng)量守恒定律電荷數(shù)守恒定律核子數(shù)守恒定律衰變前后的質(zhì)量差 衰變時(shí)的能量(衰變能)一.γ衰變和內(nèi)轉(zhuǎn)換原子核（激發(fā)狀態(tài)）躍遷內(nèi)轉(zhuǎn)換穩(wěn)定第七頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件①躍遷(yuèqiān)：核子在核內(nèi)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同能量核的能量狀態(tài)分成(fēnchénɡ)一系列等級(jí):核能級(jí)激發(fā)態(tài)3.093.683.866.877.67

激發(fā)態(tài)基態(tài)123136C基態(tài)(jītài)γ衰變波長(zhǎng)λ<0.01nm特點(diǎn)：γ射線(xiàn)譜不連續(xù)（能級(jí)不連續(xù)）A，Z不變，光子貫穿本領(lǐng)強(qiáng)第八頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件②內(nèi)轉(zhuǎn)換：將能量(néngliàng)直接傳給核外內(nèi)層電子將內(nèi)層(nèicénɡ)電子打出

(自由電子(zìyóudiànzǐ))

二.α衰變

放射性核素A較小的核

42He

α衰變一個(gè)42He

：α粒子許多42He

：α射線(xiàn)天然放射性核素:α衰變,使A減少同種核放出的α粒子速度相同不同核放出的α粒子速度不相同第九頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件特點(diǎn)(tèdiǎn)：第十頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件三.β衰變(shuāibiàn)某些原子核不穩(wěn)定(wěndìng)：質(zhì)子數(shù)過(guò)多或中子數(shù)過(guò)多1.β-衰變(shuāibiàn)第十一頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件a.能譜連續(xù)(liánxù):衰變(shuāibiàn)能由β粒子與反中微子共有能量分配(fēnpèi)不固定b.若子核處于激發(fā)態(tài)，伴有γ衰變貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)2.β+衰變a.能譜連續(xù):同β-衰變b.若子核處于激發(fā)態(tài)，伴有γ衰變特點(diǎn)：特點(diǎn)：第十二頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件四.電子(diànzǐ)俘獲質(zhì)子(zhìzǐ)數(shù)過(guò)多：自由質(zhì)子(zhìzǐ)并不能放出電子總結(jié)(zǒngjié)：γα射線(xiàn)能譜不連續(xù)，β射線(xiàn)能譜連續(xù)1933年泡利提出中微子假設(shè)γ衰變:子母核是同質(zhì)異能素β衰變：子母核是同量異位素電子俘獲：子母核是同量異位素特點(diǎn)：第十三頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件第三節(jié)核衰變(shuāibiàn)的規(guī)律一.衰變(shuāibiàn)規(guī)律大量(dàliàng)核t=0

時(shí):母核數(shù)N0

t=t

時(shí):母核數(shù)Ndt:衰變掉的母核數(shù)為dN(1)

λ:衰變常數(shù)，由核素性質(zhì)決定與核素化學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)，不隨外界條件變化(2)

負(fù)號(hào)表示母核數(shù)隨時(shí)間增長(zhǎng)而減少第十四頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件(3)

某一核素進(jìn)行(jìnxíng)

n種衰變:每種衰變常數(shù)：λ1，λ2，……

λn，

總衰變常數(shù)：λ=λ1+λ2……+

λn衰變(shuāibiàn)定律t0NT2T3T4TN0N0/2N0/4第十五頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件三.半衰期二.平均壽命(pínɡjūnshòumìnɡ)

原子核的壽命：放射性核素衰變(shuāibiàn)前存在的時(shí)間第十六頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件

半衰期:TT表示放射性核素衰變快慢(kuàimàn)，不同核素，T不同第十七頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件四.放射性活度dN/dt：?jiǎn)挝粫r(shí)間(shíjiān)內(nèi)母核衰變掉的數(shù)目dN/dt↑放射(fàngshè)掉的N↑放射源越強(qiáng)第十八頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件例①②③解:①②③第十九頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件例解:查表第二十頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件例解:第二十一頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件第五節(jié)核的裂變(lièbiàn)和聚變一.重核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(liànshìfǎnyìng)1.中子(zhōngzǐ)轟擊鈾核2.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

重核平均結(jié)合能小于中等質(zhì)量核的平均結(jié)合能重核分裂成中等質(zhì)量核時(shí)釋放出能量第二十二頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件二.輕核聚變1.聚變(jùbiàn)2.熱核反應(yīng)(rèhé－fǎnyìng)3.控制(kòngzhì)

輕核聚變成為較重的核釋放出巨大的能量（百萬(wàn)度）1967年6月17日，我國(guó)爆炸第一顆氫彈3.臨界體積4.控制重水型反應(yīng)堆1964年10月16日，我國(guó)爆炸第一顆原子彈第二十三頁(yè)，共二十四頁(yè)。編輯課件內(nèi)容(nèiróng)總結(jié)原子核與放射性。a.同位素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同。b.同質(zhì)異能素：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)相同，能量不同。c.同量異位(y