22原子核的放射性衰變及應(yīng)用

一、放射性衰變及其規(guī)律1.放射性衰變：核素自發(fā)地放射出某種射線而變成另一種核素、或從激發(fā)態(tài)過渡到基態(tài)的現(xiàn)象。放射性物質(zhì)放出的射線主要有三種：

射線：即氦原子核，貫穿本領(lǐng)很小，電離作用很強。

射線：即電子流，有較大的貫穿本領(lǐng)和較小的電離作用其貫穿本領(lǐng)大約是

射線的100倍。

射線：即光子流，波長很短的電磁波，在電磁波譜上排在X射線之后，有最大的貫穿本領(lǐng)和最小的電離作用§10.2原子核的放射性衰變凡能發(fā)生放射性衰變的核素叫放射性核素。2.衰變定律

：表示一個原子核在單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的幾率。放射性衰變的守恒量：電荷、質(zhì)量、質(zhì)量、能量、動量。

放射性衰變的指數(shù)規(guī)律

時間內(nèi)發(fā)生核衰變的數(shù)目

衰變常數(shù)t時刻、單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)

半衰期：放射性物質(zhì)的原子核的數(shù)目衰變到原來數(shù)目的一半時所經(jīng)過的時間。

平均壽命：一個原子核在衰變前存在的時間叫做它的壽命。所有原子核壽命的平均值稱為平均壽命。內(nèi)發(fā)生衰變的dN個核的總壽命

測定半衰期的方法：測出：繪圖一條直線圖

直線的斜率等于

t

T

由一種放射性核素開始，而產(chǎn)生一代一代的核素，直到形成穩(wěn)定的核素為止，構(gòu)成了一個放射系。ZZ，不動；A不變

二、放射系：位移：發(fā)生衰變后，原子在周期表中位置的變化。

衰變中：ZZ-2，向前移兩位；AA-4，減少4個單位

-衰變中：ZZ+1，向后退一位；A不變

+衰變中：ZZ-1，向前移一位；A不變

衰變中：K俘獲中：ZZ-1，向前移一位；A不變

1．鈾()系

衰變次數(shù)：

衰變次數(shù)：2．釷()系

衰變次數(shù)：

衰變次數(shù)：3.錒()系

衰變次數(shù)：

衰變次數(shù)：俗稱錒鈾4.镎()系

衰變次數(shù)：

衰變次數(shù)：其中半衰期最長的為故稱為镎系三、

衰變衰變式：原子核自發(fā)地放射出

粒子而發(fā)生的衰變1.

粒子的動能使

粒子在真空中經(jīng)過垂直于它的路徑的磁場。測出

粒子的動能。衰變能：原子核在衰變過程中釋放的能量，用Ed表示:衰變能的釋放形式:衰變前：母核靜止，總動量為02.衰變能動量守恒：3.

能譜和原子核能級

實驗發(fā)現(xiàn)，在

衰變中，大多數(shù)核素將放射出幾組不同動能的

粒子性

原子核具有分立的能量狀態(tài)。測得

粒子的動能有2種：觀測到能量為0.189MeV的γ射線。

相應(yīng)的衰變能：

粒子能譜原子核能級原子核反應(yīng)：四、

衰變1.

衰變的三種類型及衰變條件

衰變是核電荷數(shù)改變而核子數(shù)不變的衰變。(1)

-衰變：反中微子，右旋中微子，自旋方向和運動方向相同。原子核中不存在電子：能量守恒：

E為衰變能：衰變條件：(2)

+衰變：

：中微子，左旋中微子，自旋方向和運動方向相反。

原子核中不存在電子：能量守恒：衰變能：衰變條件：(3)K俘獲：原子核俘獲一個核外軌道上的電子而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€原子核的過程。

發(fā)射X標(biāo)識譜：

產(chǎn)生歐歇電子：----電離能能量守恒：

K：俘獲K層電子時所消耗的能量，稱為電子的結(jié)合能。衰變能：衰變條件：2．粒子能譜(1)

粒子能量連續(xù)分布(2)具有確定的最大值Em：(3)曲線有一極大值：（衰變能）

粒子能譜引發(fā)的困境：

粒子能譜是連續(xù)的，而原子核具有分立能級。

能量不守恒？

角動量不守恒？3.中微子假設(shè):

泡利認(rèn)為：當(dāng)放射性物質(zhì)發(fā)生

衰變時，還要放出一個中性粒子，其靜止質(zhì)量幾乎為0，故稱為中微子。

中微子分為兩種：中微子和反中微子，它們的質(zhì)量完全相同，都不帶電荷，但自旋方向不同。

由于三者之間的分配是任意的，所以

粒子的能量是連續(xù)的，形成了連續(xù)譜:

假設(shè)中微子的自旋和電子一樣為，則衰變前后的角動量守恒。

1956年，從實驗上發(fā)現(xiàn)了中微子。

由于

衰變能主要在電子和中微子之間分配。當(dāng)

其余情況

五、

衰變原子核通過發(fā)射

光子從激發(fā)態(tài)躍遷到較低能態(tài)的過程

1.

衰變的能量2.內(nèi)轉(zhuǎn)換

原子核從激發(fā)態(tài)向較低能量狀態(tài)躍遷時，將核的激發(fā)能直接交給核外電子，使這個電子發(fā)射出來，這種現(xiàn)象稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換，釋放的電子稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子。內(nèi)轉(zhuǎn)換過程有兩個伴隨過程：發(fā)射特征X射線和俄歇電子。一、示蹤原子的應(yīng)用由于放射性原子的放射作用，容易用儀器探測它的蹤跡，可以利用它為顯示蹤跡的工具。農(nóng)業(yè)上用32P研究磷肥對植物的作用工業(yè)上可用來研究磨損量可用來研究半導(dǎo)體中雜質(zhì)的擴(kuò)散§10.3放射性的應(yīng)用二、放射性在地質(zhì)上的應(yīng)用

設(shè)巖石形成之初含有N0個U原子，現(xiàn)在含有N個U原子，以及N`個Pb原子，還有個中間衰變產(chǎn)物，三、放射性在考古上的應(yīng)用在考古工作中，14C可以用來推算年代。植物吸收空氣中的CO2，動物吃植物，所以有生命的生物體由于新陳代謝，體內(nèi)14C

和12C的含量與大氣中相同?？諝庵?4C和穩(wěn)定同位素12C之比為1.2:1012

。14C具有放射性，半衰期為5600年。生物體死后，新陳代謝停止，于是由于衰變14C逐漸減少。在考古工作中，可以從古生物遺骸中的14C的含量推算古生物到現(xiàn)在的時間。四、射線的應(yīng)用醫(yī)學(xué)上用γ射線治