天然放射性现象
放射性种类
放射性种类放射性是指物质中存在放射性核素，这些核素能够通过放射衰变释放出射线或粒子的物理现象。
放射性物质在自然界中广泛存在，它们可以分为天然放射性和人工放射性两类。
天然放射性种类主要包括镭系、钍系和铀系核素，而人工放射性种类则主要包括人工放射性同位素。
天然放射性种类中最常见的是镭系、钍系和铀系核素。
镭系核素主要由镭-226和镭-228组成，它们的衰变产物包括氡和氡的子体，这些放射性核素被认为是最危险的天然放射性物质。
钍系核素主要包括钍-232和其衰变产物，其中钍-232是比较常见的，具有较长的半衰期。
铀系核素主要包括铀-238和其衰变产物，铀是地壳中含量较高的元素之一，能够长期放射性衰变。
人工放射性种类主要由人工合成的放射性同位素组成。
这些同位素在科研、工业、医疗和能源等领域得到广泛应用。
例如，铯-137是一种常见的人工放射性同位素，它广泛用于医学诊断、癌症治疗和食品辐射灭菌等方面。
钴-60是另一种常见的人工放射性同位素，广泛应用于工业无损检测、医学放射治疗和照明等领域。
放射性物质对人体健康具有潜在危害。
放射性同位素释放出的射线和粒子能够与人体细胞相互作用，导致细胞损伤和突变。
这可能会引发癌症、遗传突变和放射病等疾病。
不同的放射性核素具有不同的半衰期和生物学效应，因此对于不同的放射性物质需采取相应的防护措施。
为了保护人类和环境免受放射性物质的危害，国际社会制定了一系列放射性物质管理和控制措施。
例如，对于核电站和放射性物质运输等高风险活动，需要严格遵守国际核安全标准，确保安全措施得到有效实施。
此外，放射性废物的处理和处置也是一个重要环节，需要采取有效的技术和设施，确保废物不会对人体和环境造成危害。
在日常生活中，我们也可以通过一些简单的方法降低接触放射性物质的风险。
首先，避免长时间接触放射性源，减少辐射暴露的时间。
其次，保持距离，尽量远离放射性源，减少暴露剂量。
此外，通过加强室内通风、适当清洁等方式，减少人体内放射性物质的累积。
放射性的基础知识
一、放射性1、放射性核衰变核衰变：有些原子核不稳定，能自发地改变核结构，这种现象称为核衰变；放射性：在核衰变过程中总是放射出具有一定动能的带电或不带电的粒子，即α、β、γ射线，这种现象称为放射性；天然放射性：天然不稳定核素能自发放出射线的特性；人工放射性：通过核反应由人工制造出来的核素的放射性。
2、放射性衰变的类型①α衰变：不稳定重核(一般原子序数大于82)自发放出4He核(α粒子)的过程；α粒子的质量大，速度小，照射物质时易使其原子、分子发生电离或激发，但穿透能力小，只能穿过皮肤的角质层②β衰变：放射性核素放射β粒子（即快速电子）的过程，它是原子核内质子和中子发生互变的结果；负β衰变（β-衰变）：核素中的中子转变为质子并放出一个β-粒子和中微子的过程。
β-粒子实际上是带一个单位负电荷的电子。
β射线电子速度比α射线高10倍以上，其穿透能力较强，在空气中能穿透几米至几十米才被吸收；与物质作用时可使其原子电离，也能灼伤皮肤；正β衰变(β+衰变)：核素中质子转变为中子并发射出正电子和中微子的过程；电子俘获：不稳定的原子核俘获一个核外电子，使核中的质子转变成中子并放出一个中微子的过程。
因靠近原子核的K层电子被俘获的几率大于其他壳层电子，故这种衰变又称为K 电子俘获；③γ衰变：原子核从较高能级跃迁到较低能级或者基态时所发射的电磁辐射；γ射线是一种波长很短的电磁波（约为0.007~0.1nm），穿透能力极强，它与物质作用时产生光电效应、康普顿效应、电子对生成效应等；3、放射性活度和半衰期①放射性活度：单位时间内发生核衰变的数目；A—放射性活度（s-1），活度单位贝可（Bq），其中1Bq=1s-1，1贝可表示1s内发生1次衰变；N—某时刻的核素数；t—时间（s）；λ—衰变常数，放射性核素在单位时间内的衰变几率；②半衰期(T1/2)：放射性核素因衰变而减少到原来的一半所需时间；4、核反应：用快速粒子打击靶核而给出新核(核产物)和另一粒子的过程称为核反应；方法：用快速中子轰击发生核反应；吸收慢中子的核反应；用带电粒子轰击发生核反应；用高能光子照射发生核反应；二、照射量和剂量1、照射量dQ——γ或x射线在空气中完全被阻止时，引起质量为dm的某一体积元的空气电离所产生的带电粒子（正或负）的总电量值（C，库仑）；x——照射量，国际单位制单位：库仑/kg，即C/kg伦琴（R），1R=2.58×10-4C/kg伦琴单位定义：凡1伦琴γ或x射线照射1cm3标准状况下（0℃，101.325kPa）空气，能引起空气电离而产生1静电单位正电荷和1静电单位负电荷的带电粒子；2、吸收剂量：在电离辐射与物质发生相互作用时单位质量的物质吸收电离辐射能量的大小；D——吸收剂量；——电离辐射给予质量为dm的物质的平均能量；吸收剂量D的国际单位为J/kg，专门名称为戈瑞，简称戈，用符号Gy表示：1Gy=1J/kg拉德(rad) 1rad=10-2Gy吸收剂量率（P）：单位时间内的吸收剂量，单位为Gy/s或rad/s3、剂量当量（H）：在生物机体组织内所考虑的一个体积单元上吸收剂量、品质因数和所有修正因素的乘积，H=DQND——吸收剂量（Gy）；Q——品质因数，其值决定于导致电离粒子的初始动能，种类及照射类型；N——所有其他修正因素的乘积，通常取为1；剂量当量(H)的国际单位J/kg，希沃特(Sv)，1Sv=1J/kg雷姆(rem)，1rem=10-2Sv剂量当量率：单位时间内的剂量当量，Sv/s或rem/s；4、第二节环境中的放射性本节要求：了解环境中放射性的来源，放射性核素在土壤、水、大气等环境中的分布，了解放射性核素对人体的危害及内照射概念。
19世纪末物理学的三大发现
19世纪末物理学的三大发现摘要：X射线发现的意义1、X射线的发现使人们认识的“电磁波谱”朝着短波方向拓广了一大段。
为后来的科学研究打下了基础：2、X射线技术被广泛应用于生物学领域：3、X射线也用于军事。
放射性发现的意义电子发现的意义电子的发现再一次否定了原子不可分的观念，电子是第一个被发现的微观粒子，电子的发现对原子组成的了解起了极为重要的作用。
关键字：X射线放射性电子著名物理学家开尔文说:“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这所大厦。
”但这种固步自封的思想很快被打破。
19世纪末物理学的三大发现（X射线1895年、放射线1896年、电子1897年），揭开了物理学革命的序幕，它标志着物理学的研究由宏观进入到微观，标志着现代物理学的产生。
列宁曾谈到，现代物理学的临产诞生了辩证唯物主义。
一、1895年，妙手偶得之的“Ｘ”射线（一）X射线的发现1895年11月8日晚, 德国的维尔芝堡大学的伦琴用黑的厚纸板把阴极射线管子包起来，意外的发现1米以外的荧光屏在闪光，而这绝不是阴极射线，因阴极射线穿不透玻璃，只能行进几厘米远。
伦琴断定这是一种新射线，用它拍出了一张手掌照片，一时引起轰动。
由于Ｘ射线与原子中内层电子的跃迁有关，这说明了物理学还存在亟待搜索的未知领域。
X射线本身在医疗、研究物质结构等方面都有很多的实用价值。
很多人都曾观察到过Ｘ射线的现象，但未深究而错过机会。
伦琴善于观察，精心分析，因此他发现了“Ｘ”光。
1901年，伦琴获首届诺贝尔物理奖，当之无愧。
伦琴详细总结了新射线的性质：1、新射线来自于被阴极射线击中的固体，固体元素越重，产生出来的新射线越强；2、新射线是直线传播的，不被棱镜反射和折射，也不被磁场偏转；3、新射线对所有物体几乎都是透明的；那么，X射线的发现有何意义呢？（二）X射线发现的意义1、X射线的发现使人们认识的“电磁波谱”朝着短波方向拓广了一大段。
为后来的科学研究打下了基础：1906年，英国物理学家巴克拉发现每种金属都有自己的“特征X射线”，用它可以确定元素在周期表上的排位，巴拉克因此而获得了1917年的诺贝尔物理学奖；1915年诺贝尔物理学奖授予英国物理学家布拉格父子，表彰他们在劳厄工作的基础上，提出了布拉格公式，可以用它精确测定晶体的原子结构；1913年，英国年轻的物理学家莫斯莱发现一个重要的规律：各种元素的波长非常有规律地随着它们在周期表中的排列顺序而递减，利用此规律可以准确地确定各元素的原子序数，并且发现它们恰好与核电荷数相等，他的发现对认识原子内部结构有很大的意义；瑞典物理学家西格本进一步发现了一系列新的X射线，并精确测定了各种元素的Ｘ射线谱，建立了Ｘ射线光谱学，西格本的工作对于揭开原子内电子壳层结构状况有重要的作用，他因此而荣获了1924年度的诺贝尔物理学奖。
高考物理复习 考题精选 天然放射现象衰变
拾躲市安息阳光实验学校高中物理考题精选（126）——天然放射现象衰变1、约里奥－居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素P 衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________________，P 是P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg P随时间衰变的关系如图46－3所示，请估算4 mg 的P经多少天的衰变后还剩0.25 mg.答案解析：P 衰变的方程：P→Si ＋e，即这种粒子为正电子．题图中纵坐标表示剩余P的质量，经过t天4 mg 的P还剩0.25 mg，也就是1 mg 中还剩mg＝0.062 5 mg，由题图估读出此时对应天数为56天．答案：正电子56天(54～58天都算对)2、在匀强磁场里有一个原来静止的放射性元素碳14，它所放射的粒子与反冲核的径迹在磁场中是两个相切的圆，圆的直径之比为7∶1，如图46－2所示，那么，碳14的衰变方程是( )图46－2A.C―→He ＋BeB.C―→＋1e ＋BC.C―→－1e ＋ND.C―→H ＋B答案解析：因r＝mv/qB，由动量守恒可知，放出的粒子和反冲核满足m1v1＝m2v2，所以＝/，得＝.答案：C3、放射性同位素Na的样品经过6 h还剩下1/8没有衰变，它的半衰期是( )A．2 h B．1.5 hC．1.17 h D．0.75 h答案解析：本题考查考生对半衰期的理解，我们知道，放射性元素衰变一半所用时间是一个半衰期，剩下的元素再经一个半衰期只剩下1/4，再经一个半衰期这1/4又会衰变一半只剩1/8，所以题中所给的6 h为三个半衰期的时间，因而该放射性同位素的半衰期应是2 h，也可根据m余＝m 原·得＝，T＝2 h.答案：A4、天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图46－1所示，由此可推知( )图46－1A．②来自于原子核外的电子B．①的电离作用最强，是一种电磁波C．③的电离作用较强，是一种电磁波D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子答案解析：本题考查学生对天然放射现象中三种射线的认知能力．由图可知：射线①贯穿能力最弱，为α射线，本质是氦核(He)，其电离能力最强；射线③贯穿能力最强，为γ射线，本质是电磁波(光子流)，其电离能力最弱；射线②为β射线，本质是电子流，综上所述，只有D正确．答案：D5、具有天然放射性的90号元素钍的同位素钍232经过一系列α衰变和β衰变之后，变成稳定的82号元素铅208。
1放射性元素的衰变
变式训练
1．如图所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在 放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅 度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场 ，计数器的计数率不变，则x可能是( C )
A．α和β的混合放射源 B．纯α放射源 C．α和γ的混合放射源 D．纯γ放射源
分析：1.加L后，计数率大幅度减小说 明，含有穿透力很弱的粒子，α粒子。
解析：选 B.对 60 天时间，甲元素经 4 个半衰期，乙元
素经 2 个半衰期，由题知 M 甲(12)4＝M 乙(12)2，则 M 甲∶
M 乙＝4∶1，故 B 正确．
M余=M原(1/2）n.和n=t/T的应用
香烟中的钋
美国最新的一份调查报告，揭开了一个有关香 烟的惊人秘密：数家国际烟草公司，明知香烟里含 有一种叫钋-210的致命放射性元素，却隐瞒公众长 达40年之久。
练习3：由原子核的衰变规律可知 ( C ) A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线 B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变 C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制 D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变， 核电荷数增加1
求衰变次数
思考： 23892U (铀)要经过几次α衰变和β衰变，才 能变为 206 82Pb(铅)？它的中子数减少了多少？
4 2
He
1 10
电子
0 1
e
接近c
贯穿本领 最弱
较弱
电离本领 最强
较弱
光子
c
最强
最弱
第二节放射性元素的衰变
同学们有没有听说过点石成金的传说， 或者将一种物质变成另一种物质。
你相信石头真的会变成金子吗？ 你相信铜能变成锌吗？ 你相信磷能变成硫吗？
天然放射现象
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02
天然放射现象的应用领域
放射性同位素在医学中的应用
放射性同位素在医学中的应用
• 放射性同位素广泛应用于诊断和治疗疾病 • 例如：放射性碘治疗甲状腺癌、放射性核素骨扫描诊断 骨转移等
放射性同位素在医学中的优势
• 放射性同位素具有高度的灵敏性和特异性 • 可以准确地定位病变部位，提高治疗效果 • 放射性同位素治疗副作用较小，病人耐受性好
天然放射现象概述
01
天然放射现象的基本概念
天然放射现象的定义与原理
天然放射现象是指原子核自发地释放出射线
• 原子核不稳定，会自发地发生衰变 • 衰变过程中释放出能量，表现为射线 • 射线包括阿尔法射线、贝塔射线、伽马射线等
天然放射现象的原理
• 原子核衰变遵循一定的规律 • 衰变过程中，原子核的能量降低，转化为射线 • 射线的能量与原子核的衰变类型和衰变概率有关
天然放射现象的历史与研究现状
天然放射现象的历史
• 1896年，贝可勒尔发现天然放射现象 • 1902年，卢瑟福提出原子核模型 • 1911年，居里夫人发现镭和钋元素
天然放射现象的研究现状
• 目前已知的天然放射现象有几十种 • 对天然放射现象的研究广泛应用于医学、工业、农业等领域 • 天然放射现象的研究仍在不断深入，为人类社会的发展做出贡献
天然放射现象的种类与特点
天然放射现象的种类
• 阿尔法衰变：原子核释放出阿尔法射线，变成另一种原子核 • 贝塔衰变：原子核释放出贝塔射线，变成另一种原子核 • 伽马衰变：原子核释放出伽马射线，变成另一种原子核
天然放射现象的特点
• 自发性强：原子核衰变是自发进行的，不受外界条件影响 • 衰变概率与原子核性质有关：不同元素的原子核衰变概率不同 • 射线能量与原子核性质有关：不同元素的原子核释放的射线能量不同
高中物理-原子核的组成
3.原子核又是由什么粒子组成的呢？
质子的发现
1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，得到了质 子。经过研究证明，质子带正电荷，其电量和一 个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量 的1836倍。
进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的 性质完全相同，所以质子就是氢原子核。
• ……
原子核的组成
• 各种原子核内质子的个数（核的电荷数）和核 外电子的个数都相同，它也等于该种元素在元 素周期表中的原子序数；
• 原子核内质子和中子的总数叫做核的质量数， 它等于该元素原子量的整数部分；
• 在某种核反应中，一个中子变成一个电子和一 个质子。这就是原子核内没有电子，又会放出 电子，产生β射线的原因。
同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打 出了质子。------质子是原子核的组成部分。
原子核是否只是由质子组成呢？
？ 核的质量
核的电量
质子质量
质子电量
核的质量 质子质量
> 核的电量 质子电量
卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一 猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认。
中子的发现
1932年英国物理学家查德威克又发现了中子， 通过研究证明中子的质量和质子的质量基本相 同，但是不带电，是中性粒子。在对各种原子 核进行的实验中，发现质子和电子是组成原子 核的两种基本粒子。
原子核的组成
• 氢原子核(H)最简单，它就是一个质子， 核外有一个电子绕着它转；
• 氦原子核(He)是由2个质子和2个中子组成 的，核外有2个电子绕着它转；
• 锂原子核(Li)是由3个质子和4个中子组成 的，核外有3个电子分两层绕着它转；
• 铍原子核(Be)由4个质子和5个中子组成， 核外有4个电子分两层绕着它转；
天然放射现象
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A．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，质量 数减少2 B．发生β衰变时，生成核与原来的原子核相比，核内 中子数减少1 C. β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流 D．在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能 力最弱
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第16章·课时3
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解析：放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决 定，与外界因素无关，所以A、B、C错误，D正确．
答案：D
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2．钴60是金属元素钴的放射性同位素之一，其半衰期 为5.27年．它会通过β衰变放出能量高达315 keV的高速电子 衰变为镍60，同时会放出两束γ射线，其能量分别为1.17 MeV及1.33MeV.钴60的应用非常广泛，几乎遍及各行各 业．在农业上，常用于辐射育种、食品辐射保藏与保鲜 等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、 辐射处理废物以及自行控制等；在医学上，常用于癌和肿 瘤的放射治疗．关于钴60下列说法正确的是( )
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基础自测 1．在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材 料，都不同程度地含有放射性元素，有些含有铀、钍的花 岗岩会放射出α、β、γ射线，根据有关放射性知识可知，下 列说法正确的是( )
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2．(2010· 天津高考)下列关于原子和原子核的说法正确 的是( )
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2、以放射性同位素标记示踪原子
弊——【防范】
做法：粘上放射 性物质，用肥皂 和大量清水进行 清洗 寻求医治 利用对射线的屏 蔽作用
现实案例：日本核泄漏
天然放射性现象
• 原子核自发地放出射线的现象叫做天然放射性现象。 物质能自发放出射线的性质——放射性； 具有放射性的元素——放射性元素。
放射性元素是普遍存在的 <结合元素周期表>
问题：放射性元素中放出的射线是什么呢？
三种射线
正/负 电 组成 贯穿 能力 电离 能力
α射 线
β射 线 γ射 线
【小知识】
天然放射性现象
天然放射性现象的发现：
科学家【贝可勒尔】——磷光（铀盐）使底片感光 实验方法：
取含铀矿石，下面放一张用黑纸严密包着的照相底片
实验原理：
含铀矿石经太阳光照射后 发出荧光 1、 如果底片“安然无恙”,那就表明没有 X 射线放出； 2、如果底片感 光了,那就说明经太阳光照射的含铀矿石也 能发出 X 射线.
1、元素的放射性与形态无关（单质或化合物，一样）
2、放射性物质的原子核可以放出射线多种射线 3、伦琴（X射线）+汤姆孙（电子）+贝可勒尔（天 然放射性）=“19世纪末三大发现”
检测射线的仪器
1、云室 2、盖革—米勒计数器 3、气泡室 、利用放出的射线
• 事情不巧,那几天总是阴雨,不见阳光 • 他只好把准备好的含铀矿石和黑纸包着的底片一起放到抽 屉里. • 几天之后,雨过天晴,贝克勒尔在正式进行试验之前,决定先 把几张底 片拿出冲洗,看看是否漏光失效. • 冲洗的结果使他大吃一惊：
底片居然感光 了,而且感光部分的形状正好 同含铀矿石的形状完全一致.
问题：黑纸没有漏光，含铀矿石也
没有受到阳光照射, 那么,是谁使底 片感光的呢?
结论： 铀盐会发射射线； 这种射线并非X射线,只 是具有一些与X射线相似 的性质. 天然放射性现象被发现了. ——原子核自发地放出射 线的现象（铀就是人类 找到的第一种放射性 物 质. ）
科学界为了表彰他的杰出贡 献,将放射性物质的射线定名 为“贝克勒尔射线”.