原子核与放射性 PPT课件
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《原子核和放射性》课件
放射性治疗
利用放射性核素释放的 射线对肿瘤进行照射， 杀死癌细胞或抑制其生 长。
放射性药物
利用放射性核素标记的 药物，如碘-131治疗甲 状腺疾病，以及正电子 发射断层扫描（PET） 药物用于诊断肿瘤等疾 病。
工农业应用
放射性测井
01
利用放射性核素标记的示踪剂检测石油和天然气储层，提高油
气勘探的效率和准确性。
核物理实验
利用放射性核素产生的射线进行核反应研究，探索原子核的结构 和性质，推动核物理学的发展。
地质年代学
利用放射性核素的衰变规律测定岩石和矿物的年龄，研究地球的 形成和演化历史。
05
CATALOGUE
放射性的防护与安全
放射性防护的原则与措施
放射性防护原则
采取一切合理措施，保护工作人员和 公众免受放射性危害，并尽可能减少 放射性照射。
放射性
某些不稳定原子核会自发地释放出射 线，这种现象称为放射性。
半衰期
放射性同位素的应用
在医学、工业、科研等领域有广泛应 用，如放射性治疗、工业探伤、放射 性示踪等。
放射性衰变过程中，一半原子核发生 衰变所需要的时间。
02
CATALOGUE
放射性及其来源
放射性的定义
放射性
是指物质能够自发地放出 射线，并从原子核内部释 放出能量。
遵循国家和地方政府的放射性安全标准和 法规，确保放射性设施建设和运行符合相 关要求。
按照国家规定申请和办理放射性工作许可 证，确保合法合规开展放射性工作。
监测与记录
应急预案
定期对工作场所和设备进行放射性监测， 并做好监测数据的记录和分析，及时发现 和解决潜在问题。
制定和实施放射性事故应急预案，确保在 发生事故时能够迅速、有效地应对，减轻 事故后果。
放射性基础知识ppt课件
放射性基础知识
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1
电离辐射标志
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2
电离辐射警告标志
电离辐射警告标志
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3
放射性（电离辐射）
性质 。具有衰变的性质
。特点 （1）能自发放出射线，与此同时衰变成别 的核素。 （2）有一定的半衰期。 （3）原子核数目服从指数年规律减少。
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4
放射性分类
放射性射线主要有α射线（带正电）、β 射线（带负电）、γ射线（不带电）。
三种射线的穿透能力比较： γ射线（混凝土或铅板）>β射线（铝板）> α射线（纸）
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6
放射性半衰期
原子核数目减少到原来数目一半所需的时 间称为该核素的半衰期。用T1/2表示。不同 的核素半衰期不一样，如：
。氚-3（12.3年）、钴-60 （ 5.27年）、铯-137 （30.2年）、镭-226（1600年）、铀-238（45亿 年）、铱-192（74.2天）、氡-222（3.8天）、碘源自31（8天）完整编辑ppt
17
现场工作注意防护
利用仪器
。利用辐射仪器可判断放射源是否存在。同时， 也能判断辐射剂量的大小。
。注意标志
。放射源的三叶标志，工作场所有警示标志（当 心电离辐射），放射源的包装体或铭牌上有放射 源的标志。
。依靠经验
a.主要根据不同行业使用的放射源的核素种类、活 度大小的不同，采取不同的防护措施。
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12
放射源分类
根据对人的危害程度，分为5类。
Ⅰ类放射源属极危险源。没有防护情况下，接触几分钟到1 小时就可致人死亡。
Ⅱ类放射源属高危险源。没有防护情况下，接触几小时到几 天可致人死亡。
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电离辐射标志
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电离辐射警告标志
电离辐射警告标志
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3
放射性（电离辐射）
性质 。具有衰变的性质
。特点 （1）能自发放出射线，与此同时衰变成别 的核素。 （2）有一定的半衰期。 （3）原子核数目服从指数年规律减少。
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4
放射性分类
放射性射线主要有α射线（带正电）、β 射线（带负电）、γ射线（不带电）。
三种射线的穿透能力比较： γ射线（混凝土或铅板）>β射线（铝板）> α射线（纸）
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6
放射性半衰期
原子核数目减少到原来数目一半所需的时 间称为该核素的半衰期。用T1/2表示。不同 的核素半衰期不一样，如：
。氚-3（12.3年）、钴-60 （ 5.27年）、铯-137 （30.2年）、镭-226（1600年）、铀-238（45亿 年）、铱-192（74.2天）、氡-222（3.8天）、碘源自31（8天）完整编辑ppt
17
现场工作注意防护
利用仪器
。利用辐射仪器可判断放射源是否存在。同时， 也能判断辐射剂量的大小。
。注意标志
。放射源的三叶标志，工作场所有警示标志（当 心电离辐射），放射源的包装体或铭牌上有放射 源的标志。
。依靠经验
a.主要根据不同行业使用的放射源的核素种类、活 度大小的不同，采取不同的防护措施。
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12
放射源分类
根据对人的危害程度，分为5类。
Ⅰ类放射源属极危险源。没有防护情况下，接触几分钟到1 小时就可致人死亡。
Ⅱ类放射源属高危险源。没有防护情况下，接触几小时到几 天可致人死亡。
第2章 原子核与放射性衰变
2.3.5 放射性活度
定义：放射性源在单位时间内发生衰变的 核的个数，单位是贝可(勒尔)。
1Bq=1/s 物理意义：反映射线源的产生射线的强度 常用单位为居里(Ci)
1Ci=3.7×1010次核衰变/s 注意：活度不等于射线强度。对同一种放
射性元素，活度大的源其射线强度也大， 但对不同的放射性元素，不一定存在该关 系。
2.4.4 电子跃迁与原子核跃迁比较
比较 电 子： 轨道能级跃迁 eV~keV 原子核： 原子核能级跃迁 MeV(不同数量级)
2.5 衰变纲图
综合反映某核素放射性衰变的主要特征和数的示 意图。
穿透物体的能力很小，在空气中也只能飞 行几个厘米，但具有很强的电离能力。
α衰变分析
能量守恒：Eα,Eγ分别为粒子动能和子核反冲动能
mX c2 mY c2 m c2 E Er
α衰变的衰变能：Eα,Eγ之和
E0 E Er mX (mY m ) c2
不定的正整数)，因此又叫4n+2族。
145 140
238 U
234 Th
234 Pa
234 U
230 Th
226 Ra
222 Rn
N 135
218Po
214 Pb
215 At
130
210 Tl
214 Bi
214 Po
210 Pb
125
206 Tl
210 Bi
210 Po
206 Pb
80
85
90
95
Z
2.4 典型放射性衰变
衰变遵循规则：衰变前粒子的电荷总数和 质量总数与衰变后所有粒子的电荷总数和 质量总数相等。 衰变
《原子核的组成》课件PPT课件
N＝A－Z＝226－88＝138。 (2) 镭核所带电量
Q ＝ Ze ＝ 88×1.6×10－19 C ＝ 1.41×10－17 C。 (3) 核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为 88。 (4) 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹 力，故有
qvB ＝ mv2/r r ＝ mv/qB 两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故
第2页/共24页
放射性不是少数几种元素才有的，研究发现， 原子序数大于等于83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
第3页/共24页
在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？ 它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以 外，还有些什么性质呢？ 这些射线带不带电呢？
贯穿本 领
电离作用
α射线
高速氦核流 2e 4mp
mp＝1.67×10－27 kg
0.1c
β射线
高速电子流 －e
γ射线
光子流(高频 电磁波) 0
0.99c
静止质量为零 c
偏转
最弱用纸能挡住 很强
与α射线反向 偏转
不偏转
最强穿透几厘
较强穿透几毫
米厚的铅
米厚的铝板
板
较弱
很弱
第11页/共24页
例1. 如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一
(1) 镭核中有几个质子？几个中子？
(2) 镭核所带电荷量是多少？
(3) 若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
(4)
是镭的一种同位素，让
和
以相同速
度垂直射入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，它们运动的轨
道半22径8 R之a比是多少？ 88
Q ＝ Ze ＝ 88×1.6×10－19 C ＝ 1.41×10－17 C。 (3) 核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为 88。 (4) 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹 力，故有
qvB ＝ mv2/r r ＝ mv/qB 两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故
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放射性不是少数几种元素才有的，研究发现， 原子序数大于等于83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
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在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？ 它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以 外，还有些什么性质呢？ 这些射线带不带电呢？
贯穿本 领
电离作用
α射线
高速氦核流 2e 4mp
mp＝1.67×10－27 kg
0.1c
β射线
高速电子流 －e
γ射线
光子流(高频 电磁波) 0
0.99c
静止质量为零 c
偏转
最弱用纸能挡住 很强
与α射线反向 偏转
不偏转
最强穿透几厘
较强穿透几毫
米厚的铅
米厚的铝板
板
较弱
很弱
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例1. 如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一
(1) 镭核中有几个质子？几个中子？
(2) 镭核所带电荷量是多少？
(3) 若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
(4)
是镭的一种同位素，让
和
以相同速
度垂直射入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，它们运动的轨
道半22径8 R之a比是多少？ 88
人教版高中物理课件第十九原子核19.4放射性的应用与防护
放射性事故处理和报告制度
放射性事故处理
一旦发生放射性事故，应立即启动应 急预案，采取有效措施控制事故扩大 ，减轻事故后果，同时开展事故调查 和善后处理工作。
放射性事故报告制度
发生放射性事故后，相关单位和个人 应及时向主管部门报告，并按照规定 程序逐级上报，以便主管部门及时掌 握情况并采取应对措施。
土壤污染
放射性物质可能污染土壤，影响植物生长和生态 平衡。
水体污染
放射性物质可能流入水体，影响水生生物和人类 饮用水安全。
大气污染
放射性物质可能释放到大气中，影响空气质量和 气候变化。
放射性对后代的影响
遗传风险增加
放射性物质可能引起基因突变，增加后代出生缺陷和遗传疾病的 风险。
生长发育影响
放射性物质可能影响胎儿和儿童的生长发育，导致发育迟缓或畸形 。
智力发育影响
放射性物质可能影响胎儿和儿童的智力发育，导致学习能力下降。
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感谢您的观看
污染控制与处理
采取有效的污染控制和处理措 施，减少放射性物质对环境的 影响。
环境监测与评估
定期进行环境监测和评估，确 保工作场所和周边环境的辐射
水平符合标准要求。
职业防护措施
培训与教育
对工作人员进行辐射防护培训和教育 ，提高他们的安全意识和操作技能。
制定操作规程
制定详细的操作规程和安全管理制度 ，规范工作人员的行为和操作。
对个人剂量限值进行严格控制 ，确保工作人员和公众受到的 辐射剂量不超过规定限值。
遵守法规和标准
遵守国家和国际的辐射防护标 准和法规，确保防护措施的有
效性和合规性。
个人防护措施
穿戴防护服
原子核的放射性
放射性衰变的指数衰减规律普遍性质：
（1） 各个粒子的行为相互独立。 （2） 过程发生的概率与“历史”无关。 （3） 在极小的时空间隔里，过程发生的概率正比于该间隔
7
第二章 原子核的放射性
§ 2.3．放射性活度
由于测量放射性核的数目很不方便，而且没有必要，我们感兴趣又方便测 量的是：在单位时间内有多少核发生衰变，即放射性核素的衰变率 或者叫放射性活度A，这个量可以通过测量放射性的数目来决定。 放射性活度定义为：单位时间内发生衰变的核素的数目，即放射性核素 的率变率 dt ，即为放射性活度，用A表示
5
第二章 原子核的放射性
§2.2．放射性衰变的指数衰减规律
λ的大小决定了衰变的快慢，它只与放射性核素的种类有关，它是放射性
原子核的特征量。我们将式N＝N0e-λt 微分得到：
-dN＝λNdt
-dN是原子核在t到t+dt时间间隔内的衰变数，可见衰变数正比于时间间隔 dt和t时刻的原子核数N，其比例系数为衰变常量λ，因此λ可以写为：
＝
－dN / N dt
衰变常数λ是在单位时间内每个原子核的衰变几率，这就是衰变常数的物 理意义。因为λ是常数，所以每个原子核不论何时衰变，其几率均相同
6
第二章 原子核的放射性
§2.2．放射性衰变的指数衰减规律
衰变常数λ是在单位时间内每个原子核的衰变几率，这就是衰变常数的物 理意义。因为λ是常数，所以每个原子核不论何时衰变，其几率均相同 通常将N＝N0e-λt也叫放射性衰变的统计规律，它只适用于大量原子核的衰 变，对少数原子核的衰变行为只能给出概率描写。
3
第二章 原子核的放射性
§2.1．放射性的一般现象
地壳中存在三个级联衰变链，又称为天然放射系，它们的母体半衰期都很
放射性与原子核
3、放射性平衡
对于两代连续 A B C（稳定）
N1(t) N10e1t
N2(t)
N 10
1 2 1
(e 1t
e 2t
)
我们来看子体 B 的变化情况，子体 B 的变化只取决于 1 和2。我们分三种情 况讨论：
(1)、暂时平衡
母体A的半衰期不是很长，但比子体B
的半衰期长，即
T T (1)
(2)
因此，平均寿命：
N (0) /
N (0)
1
T1 2
ln 2
1.44T1 2
(4)、衰变宽度
由放射性衰变的量子理论，原子核所处 的能级具有一定的宽度，如自然宽度。
由不确定关系： 或
较小，则较大，原子核衰变较慢； 较大，则较小，原子核衰变较快。
四个特征量之间的关系
T1/ 2
0.693
0.866 /
h
1、母体按自己的衰变常数指数衰减。
2、子体开始时从无到有增加，但增加速度会减慢
a. 母体数减少，其衰变率减少，即子体生成率减小 b. 子体数增加，衰变率增加
J1(tm ) J2 (tm ) 时，子体数目最大。
tm 3.4h
A1(tm ) A2 (tm )
e c母子共同活度曲线
N 10
1 2 1
(e 1t
e2t )
N3(t)
N10
12 2 1
1
1
(1
e 1t
)
1
2
(1
e 2t
)
大家课后计算一下，N1(t ) N2 (t ) N3 (t ) ?
2、多次连续衰变规律 A B C…N（稳定）
参照两次连续衰变的规律，考虑子体C也不稳定，则 子体C数目的变化量由它本身的衰变及子体B的衰变决
核物理基础ppt课件
37
衰变能与β粒子动能
衰变能： Ed (mx my - me )c2 E E Ey
衰变能的分配：
反冲核
β粒子 中微子
β衰变特点
电子：
放出的射线是电子
能量连续： 从很低能量到接近衰变能
穿透力不强：纸张，铝箔
伴随粒子： 中微子，穿透力极强！
韧致辐射： 屏蔽材料选择
234U、 235U 、 238U 同量异位素： 40Ar、 40K 、 40Ca
23
二、放射性
24
放射性
• 原子核自发地放射出某种粒子或射线的现
象，称为放射性。
• 放射性不受物理、化学等环境条件的影响，
是原子核的内在特征。
25
放射性的发现
1896年贝可勒尔（H.Bequerel） 发现铀矿能发射出穿透力很强 的不可见射线，并使照相底片 感光。
5
原子结构模型
6
原子模型 类似太阳系
• 太阳-原子核 • 行星-核外电子
7
原子核
• 组成：
质子 + 中子
• 数目：
Z个质子， N个中子
• 质子电荷： +e
• 原子核电荷： +Ze
• 中子电荷： 不带电
8
原子核外电子数
• 原子电中性： 整体对外表现出来的电荷为0 • 核外电子数： 等于核内质子数 Z
核物理基础
1
主要内容
一、原子与原子核 二、放射性衰变 三、核反应 四、核裂变与核聚变 五、人工放射性及其生产
2
一、原子与原子核
3
物质结构
物质由分子组成 分子由原子组成 原子由原子核和核外电子组成
每一种原子对应一种化学元素(Z一定) 原子核由中子和质子组成
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ZmH Nmn ma c2
例：计算5Li核和6Li核的结合能，给定5Li原子的质量
为m5=5.012539u,6Li原子的质量为m6=6.015121u,氢 原子的质量为mH=1.007825u.比较5Li核的质量与质子 及粒子的质量和（mHe=4.002603u).
解： 5Li核的结合能为
原子核的密度比地球的平均密度大1014倍。
3. 原子核的结合能
⑴ 核力
﹡原子核中质子间距离非常小，因此它们间存在很大 的库仑斥力。 ﹡核的稳定性说明核子间一定存在一种和库仑力相抗 衡的吸引力，这种力称为核力。
﹡核力是短程力。在核内，一个核子只受到和它相邻 的其它核子的核力作用。
﹡核力与电荷无关。质子和质子，质子和中子，中子 和中子间的作用力是一样的。
原子弹，反应堆 氢弹
第二节 原子核的衰变类型
放射性是不稳定核自发地发射出一些射线而本身 变为新核的现象，这种核的转变也称为放射性衰变， 简称为核衰变。
放射性是1896年贝克勒尔发现的，他当时观察到铀盐 发射出的射线能透过不透明的纸使其中的照相底片感 光。
其后，卢瑟福和他的合作者把已发现的射线分成， 和 三种。
第三节 原子核的衰变规律
一、衰变规律
所有放射性核的衰变都遵守同样的统计规律： 在时间dt 内衰变的核的数目-dN 正比于当时放射性 核的数目N 以及时间间隔dt 。
dN Ndt
：衰变常量。表示一个放射性核单位时间内衰变的
概率。
-dN ：原子核的减少量。
N 1
dN
t
dt
N N 0
0
N N0et （衰变定律）
1 1
H
2 1
H
氘
3 1
H
氚
碳的同位素有： 68C,69C, , 162C,163C, , 260C 等
天然存在的各元素中各同位素的多少是不一样的，各 种同位素所占比例叫作各该同位素的天然丰度。
如：在碳的同位素中，12C的天然丰度为98.9﹪， 1的3C 为1.1﹪，而14C的只有 1.31.010%
Ni*
2680Ni
内转换：一个处于激发态的核跃迁到低能态时把 能量传给了一个核外电子。这个核外电子接受到 此较大能量后即从原子中高速飞出而成为自由电 子，这一过程称为内转换，释放的电子称为内转 换电子。
内转换过程中，由于释放电子而在原子的内壳层 出现空位，外层电子将会填充这个空位而发射标 识X射线或俄歇电子。
5年后，钴源活度还剩多少Bq?其平均寿命为多少年？ （已知 60Co的半衰期为5.27a）
解：已知T=5.27a t = 5a
N0：t = 0时放射性核的数目。
二、半衰期
原子核数目因衰变减少到原来的一半所需的时间， 称为半衰期(half life), 用T表示。
N N0et
N0 / 2 N0eT
eT 1 2
T ln 2 0.693
N
N
0
1
t
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
/
T
2
dN Ndt
从t = 0开始，-dN个放射性核的生存时间为t .
稳定核的中子数和质 子数间的关系
﹡稳定轻核的中子数等于质子 数。稳定重核的中子数大于 质子数。
﹡Z > 81的绝大多数同位素核 都是不稳定的，它们都会通过 放射现象而衰变。
轻核和重核的比结合能小于中等核的比结合能。 比结合能小的核变成比结合能大的核时，将释放能量。 采用重核裂变和轻核聚变两种途径获得原子能。
如果将核看成球形，则核的半径R和 A1/3 成正比，即
R R0 A1/3 R0 1.2fm 1.21015m
56Fe 核的半径为4.6fm，238U 核的半径为7.4fm。
原子核的密度： M M V 4 R3
3
Au 3u
4 3
R03
A
4R03
各种核的密度都是一样的。
2.31017(kg/m3 )
of
particles
﹡ 衰变所放出的电
子的能谱是连续的曲 线，且有一最大能量 值。
KEmax
﹡只有少数电子有最
大动能，大多数电子
的动能都比KEmax小。
Kinetic energy
﹡ 衰变时发出了另一种粒子带走了那“被消灭”
的能量，它是中微子neutrino ().
﹡中微子不带电，质量很小可看为0，且和物质作用 非常微弱，不易被检测到。
Q
2670Co2680Ni10e e Q
01n11p10e e
99 42
Mo
(66h)
0.43MeV(17%)
0.840MeV(1.3%)
1.214MeV81%
6.02h
2.2105 a
99 42
Mo
9493Tc
10e
e
Q
0.9205
9493Tc
0.5091
0.1811
0.1426 0.1405
4 2
He)。
衰变过程：
A Z
X
AZ42Y
24He
Q
母核 子核
衰变能：衰变过程中释放 的能量。在数值上等于 粒子的动能与子核反冲动 能之和。
28286Ra 1600a
3 4.34MeV0.0065%
2 4.598MeV5.4%
1 4.784MeV94.6%
0.32109 s
rays
3.82d
222 86
Rn
0.186MeV 0
镭28286Ra 的衰变纲图
二、 衰变
放射性核自发地放射出 射线（高速电子）或俘获轨 道电子而变成另一新核的现象称为 衰变。
1. -衰变
母核自发地放射出一个电子e - 和一个反中微子 e ，
而变成电荷数增加1，核子数不变的子核。
A Z
X
Z A1Y
10e
e
一、原子核的组成、质量和大小
1. 原子核的组成
原子核 (nucleus)
质子 (proton)
1 1
p
质子数， 原子序数：Z
原子 (atom)
核外电子 (electron)
中子 (neutron)
1 0
n
中子数：N
核子 (nucleon)
核子数， 原子质量数： A=Z+N
原子质量单位(u) ：162C 原子质量的1/12.
再后来人们发现 射线就是 粒子，即氦核(4He)流， 射线是电子流， 射线是光子流。
核衰变有三种类型： 衰变， 衰变和 衰变。核衰变
过程中，电荷数，核子数，能量和动量等物理量守恒。
一、 衰变
放射性核自发地放射出 射线而变成电荷数减少2， 核子数减少4的另一种新核的现象称为 衰变。
射线是高速运动的氦核(
已发现的射线有，，三种。
• 1911年，卢瑟福通过 粒子散射实验发现了
原子的核式结构。
本章拟学习内容：
第一节 原子核的基本性质 第二节 原子核的衰变类型 第三节 原子核的衰变规律
本章习题：
第304-305页，17-1、17-4、17-6、17-8、 17-10、17-11。
第一节 原子核的基本性质
E5 (3mH 2mn ma )c2
1u 931.5MeV/c2
(31.007825 21.008665 5.012539) 931.5
26.3MeV
6Li核的结合能为
E6 (31.007825 31.008665 6.015121)931.5
32.0MeV
m5 = 5.012539u > mH + mHe = 5.010428u
同核异能素：质量数和质子数均相同而处于不同能量 状态的一类核素。
如： 9493Tcm 和 9493Tc
表示处于较高核能级状态
原子核与原子一样具有分立的能级状态，在一定条件 下，可以在不同能级间跃迁。
2. 原子核的大小
卢瑟福根据粒子散射实验的结果计算出了原子核的
半径R约为 1015 1014m 的量级。
1u 1.66054021027kg 931.4943MeV/c2
质子
中子
电子
质量/u
1.0072764660 1.0086649235 5.48579903104
质量/kg
1.67262311027 1.67492861027 9.1093897 1031
质量/ MeV/ c2 938.27231
939.56563
0.5110
电荷/e
+1
0
-1
原子核质量近似为Au.
核素：一类具有确定质子数、核子数和能量状态的 中性原子称为核素。
核素的表示形式：
A Z
X
AX
如： 16O,107Ag,238U
同位素(isotope)：质子数相同，中子数不同的不同 核素。
同位素在元素周期表中处于同一位置。
如：氢原子的三种同位素：
﹡在核的线度内，核力比库仑力大得多。
⑵原子核的结合能
由于核力将核子聚集在一起，所以要把一个核 分解成单个的中子和质子时必须克服核力做功，为 此所需的能量叫做核的结合能。它也是单个核子结 合成一个核时所能释放的能量。
核子结合成一个核时，根据能量守恒：
Zmp Nmn c2 mNc2 E 结合能
可见，5Li核的质量大于质子和粒子的质量和。因此 5Li核不稳定，它会分裂成一个质子和一个粒子并放 出一定的能量，放出的能量为
m5 mH mHe c2
5.012539 5.010428931.5 2.0MeV
原子核的比结合能：就一个核平均来讲，一个核子的 结合能。
E / A
比结合能越大，表明核子间结合得越紧密。比结合能 的大小可作为核稳定性的量度。
例：计算5Li核和6Li核的结合能，给定5Li原子的质量
为m5=5.012539u,6Li原子的质量为m6=6.015121u,氢 原子的质量为mH=1.007825u.比较5Li核的质量与质子 及粒子的质量和（mHe=4.002603u).
解： 5Li核的结合能为
原子核的密度比地球的平均密度大1014倍。
3. 原子核的结合能
⑴ 核力
﹡原子核中质子间距离非常小，因此它们间存在很大 的库仑斥力。 ﹡核的稳定性说明核子间一定存在一种和库仑力相抗 衡的吸引力，这种力称为核力。
﹡核力是短程力。在核内，一个核子只受到和它相邻 的其它核子的核力作用。
﹡核力与电荷无关。质子和质子，质子和中子，中子 和中子间的作用力是一样的。
原子弹，反应堆 氢弹
第二节 原子核的衰变类型
放射性是不稳定核自发地发射出一些射线而本身 变为新核的现象，这种核的转变也称为放射性衰变， 简称为核衰变。
放射性是1896年贝克勒尔发现的，他当时观察到铀盐 发射出的射线能透过不透明的纸使其中的照相底片感 光。
其后，卢瑟福和他的合作者把已发现的射线分成， 和 三种。
第三节 原子核的衰变规律
一、衰变规律
所有放射性核的衰变都遵守同样的统计规律： 在时间dt 内衰变的核的数目-dN 正比于当时放射性 核的数目N 以及时间间隔dt 。
dN Ndt
：衰变常量。表示一个放射性核单位时间内衰变的
概率。
-dN ：原子核的减少量。
N 1
dN
t
dt
N N 0
0
N N0et （衰变定律）
1 1
H
2 1
H
氘
3 1
H
氚
碳的同位素有： 68C,69C, , 162C,163C, , 260C 等
天然存在的各元素中各同位素的多少是不一样的，各 种同位素所占比例叫作各该同位素的天然丰度。
如：在碳的同位素中，12C的天然丰度为98.9﹪， 1的3C 为1.1﹪，而14C的只有 1.31.010%
Ni*
2680Ni
内转换：一个处于激发态的核跃迁到低能态时把 能量传给了一个核外电子。这个核外电子接受到 此较大能量后即从原子中高速飞出而成为自由电 子，这一过程称为内转换，释放的电子称为内转 换电子。
内转换过程中，由于释放电子而在原子的内壳层 出现空位，外层电子将会填充这个空位而发射标 识X射线或俄歇电子。
5年后，钴源活度还剩多少Bq?其平均寿命为多少年？ （已知 60Co的半衰期为5.27a）
解：已知T=5.27a t = 5a
N0：t = 0时放射性核的数目。
二、半衰期
原子核数目因衰变减少到原来的一半所需的时间， 称为半衰期(half life), 用T表示。
N N0et
N0 / 2 N0eT
eT 1 2
T ln 2 0.693
N
N
0
1
t
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
/
T
2
dN Ndt
从t = 0开始，-dN个放射性核的生存时间为t .
稳定核的中子数和质 子数间的关系
﹡稳定轻核的中子数等于质子 数。稳定重核的中子数大于 质子数。
﹡Z > 81的绝大多数同位素核 都是不稳定的，它们都会通过 放射现象而衰变。
轻核和重核的比结合能小于中等核的比结合能。 比结合能小的核变成比结合能大的核时，将释放能量。 采用重核裂变和轻核聚变两种途径获得原子能。
如果将核看成球形，则核的半径R和 A1/3 成正比，即
R R0 A1/3 R0 1.2fm 1.21015m
56Fe 核的半径为4.6fm，238U 核的半径为7.4fm。
原子核的密度： M M V 4 R3
3
Au 3u
4 3
R03
A
4R03
各种核的密度都是一样的。
2.31017(kg/m3 )
of
particles
﹡ 衰变所放出的电
子的能谱是连续的曲 线，且有一最大能量 值。
KEmax
﹡只有少数电子有最
大动能，大多数电子
的动能都比KEmax小。
Kinetic energy
﹡ 衰变时发出了另一种粒子带走了那“被消灭”
的能量，它是中微子neutrino ().
﹡中微子不带电，质量很小可看为0，且和物质作用 非常微弱，不易被检测到。
Q
2670Co2680Ni10e e Q
01n11p10e e
99 42
Mo
(66h)
0.43MeV(17%)
0.840MeV(1.3%)
1.214MeV81%
6.02h
2.2105 a
99 42
Mo
9493Tc
10e
e
Q
0.9205
9493Tc
0.5091
0.1811
0.1426 0.1405
4 2
He)。
衰变过程：
A Z
X
AZ42Y
24He
Q
母核 子核
衰变能：衰变过程中释放 的能量。在数值上等于 粒子的动能与子核反冲动 能之和。
28286Ra 1600a
3 4.34MeV0.0065%
2 4.598MeV5.4%
1 4.784MeV94.6%
0.32109 s
rays
3.82d
222 86
Rn
0.186MeV 0
镭28286Ra 的衰变纲图
二、 衰变
放射性核自发地放射出 射线（高速电子）或俘获轨 道电子而变成另一新核的现象称为 衰变。
1. -衰变
母核自发地放射出一个电子e - 和一个反中微子 e ，
而变成电荷数增加1，核子数不变的子核。
A Z
X
Z A1Y
10e
e
一、原子核的组成、质量和大小
1. 原子核的组成
原子核 (nucleus)
质子 (proton)
1 1
p
质子数， 原子序数：Z
原子 (atom)
核外电子 (electron)
中子 (neutron)
1 0
n
中子数：N
核子 (nucleon)
核子数， 原子质量数： A=Z+N
原子质量单位(u) ：162C 原子质量的1/12.
再后来人们发现 射线就是 粒子，即氦核(4He)流， 射线是电子流， 射线是光子流。
核衰变有三种类型： 衰变， 衰变和 衰变。核衰变
过程中，电荷数，核子数，能量和动量等物理量守恒。
一、 衰变
放射性核自发地放射出 射线而变成电荷数减少2， 核子数减少4的另一种新核的现象称为 衰变。
射线是高速运动的氦核(
已发现的射线有，，三种。
• 1911年，卢瑟福通过 粒子散射实验发现了
原子的核式结构。
本章拟学习内容：
第一节 原子核的基本性质 第二节 原子核的衰变类型 第三节 原子核的衰变规律
本章习题：
第304-305页，17-1、17-4、17-6、17-8、 17-10、17-11。
第一节 原子核的基本性质
E5 (3mH 2mn ma )c2
1u 931.5MeV/c2
(31.007825 21.008665 5.012539) 931.5
26.3MeV
6Li核的结合能为
E6 (31.007825 31.008665 6.015121)931.5
32.0MeV
m5 = 5.012539u > mH + mHe = 5.010428u
同核异能素：质量数和质子数均相同而处于不同能量 状态的一类核素。
如： 9493Tcm 和 9493Tc
表示处于较高核能级状态
原子核与原子一样具有分立的能级状态，在一定条件 下，可以在不同能级间跃迁。
2. 原子核的大小
卢瑟福根据粒子散射实验的结果计算出了原子核的
半径R约为 1015 1014m 的量级。
1u 1.66054021027kg 931.4943MeV/c2
质子
中子
电子
质量/u
1.0072764660 1.0086649235 5.48579903104
质量/kg
1.67262311027 1.67492861027 9.1093897 1031
质量/ MeV/ c2 938.27231
939.56563
0.5110
电荷/e
+1
0
-1
原子核质量近似为Au.
核素：一类具有确定质子数、核子数和能量状态的 中性原子称为核素。
核素的表示形式：
A Z
X
AX
如： 16O,107Ag,238U
同位素(isotope)：质子数相同，中子数不同的不同 核素。
同位素在元素周期表中处于同一位置。
如：氢原子的三种同位素：
﹡在核的线度内，核力比库仑力大得多。
⑵原子核的结合能
由于核力将核子聚集在一起，所以要把一个核 分解成单个的中子和质子时必须克服核力做功，为 此所需的能量叫做核的结合能。它也是单个核子结 合成一个核时所能释放的能量。
核子结合成一个核时，根据能量守恒：
Zmp Nmn c2 mNc2 E 结合能
可见，5Li核的质量大于质子和粒子的质量和。因此 5Li核不稳定，它会分裂成一个质子和一个粒子并放 出一定的能量，放出的能量为
m5 mH mHe c2
5.012539 5.010428931.5 2.0MeV
原子核的比结合能：就一个核平均来讲，一个核子的 结合能。
E / A
比结合能越大，表明核子间结合得越紧密。比结合能 的大小可作为核稳定性的量度。