原子核的衰变
2.核衰变与核反应方程
例2.三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后
变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出 一 个 氦 核 （ He ） 。 则 下 面 说 法 中 正 确 的 是 （ CD ）
（A）X核比Z核多一个质子
（B）X核比Z核少一个中子
（C）X核的质量数比Z核的质量数大3
（D）X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍
2
5.衰变规律是对大量原子组成的放射性样品 而言的,是一种统计规律.不适用于少量原子 核.对某个原子核或少量原子核来讲无意义.
6.单位时间内放射性元素衰变的数量与放射 性元素的量成正比.医用放射性元素要求半 衰期短.
例1.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,新核的化学性 质不变. C.放射性元素衰变的速率跟它所处的状 态无关. 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.
A.该核发生的是α衰变 a
B.该核发生的是β衰变
b
C.磁场方向一定是垂直纸面向里
D.磁场方向向里还是向外不能判定
222 86
Rn
衰变成
218 84
Po
的过程放出的粒子是
（ B）
A．0.25g，a粒子 B．0.75g，a粒子 C．0.25g，β粒子 D．0.75g，β粒子
例6.根据有关放射性知识可知，下列说法正 确的是： ( B ) A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡核，经过 7.6天就只剩下一个氡原子核了 B．β衰变所释放的电子是原子核中的中子转 化为质子和电子所产生的
E/--0e00V..8554
3
-1.51
2
-3.40
D．γ射线
原子核稳定性核衰变和半衰期
原子核稳定性核衰变和半衰期原子核稳定性、核衰变和半衰期原子核稳定性、核衰变和半衰期是核物理学中重要的概念。
了解这些概念有助于我们理解放射性物质的特性以及核能的应用。
本文将对原子核稳定性、核衰变以及半衰期进行详细介绍。
一、原子核稳定性原子核由质子和中子组成，稳定的原子核通常具有适当的质子-中子比例。
在原子核中，质子间的电荷排斥力相互作用力大于吸引力，因此质子间的排斥力趋向于不稳定。
中子通过强相互作用力中和了质子间的排斥力，使得原子核保持相对稳定。
原子核稳定性受到质子数和中子数的影响。
通常情况下，质子数和中子数相近的原子核更稳定。
例如，氢-1核只有一个质子和零个中子，属于最稳定的核。
而质子数和中子数相差很大的核则相对不稳定。
当原子核的质子数较大时，需要更多的中子来中和质子间的排斥力，以保持相对稳定。
二、核衰变核衰变是指原子核自发地释放能量或粒子，以达到更稳定的状态。
核衰变可以通过以下三种方式发生：α衰变、β衰变和γ衰变。
1. α衰变：在α衰变中，原子核释放一个α粒子，即两个质子和两个中子的组合。
α粒子相当于一个氦离子，带有两个正电荷。
α衰变会使原子核的质子数和中子数减少，因此原子核的质量数会减少4个单位。
2. β衰变：在β衰变中，中子转变为质子或质子转变为中子。
这一过程会伴随着释放一个带有电荷的β粒子。
电子形式的β粒子表示为β-衰变，而正电子形式的β粒子表示为β+衰变。
β衰变会改变原子核的质子数或中子数，从而改变元素的化学特性。
3. γ衰变：在α或β衰变之后，原子核可能处于激发态。
为了回到基态，原子核释放出一个光子，即γ射线。
γ衰变并不改变原子核的质子数和中子数，只是释放能量。
三、半衰期半衰期是用来描述特定核衰变过程中原子核数量减少一半所需的时间。
半衰期是一个固定的时间间隔，与某种放射性物质的特性相关。
半衰期是放射性物质的重要特征之一，它决定了放射性衰变的速率。
不同的放射性物质具有不同的半衰期，从几微秒到数亿年不等。
原子核的衰变2
M X Z , A MY Z 1, A
＋衰变
表达式
衰变能
A Z
X
A Z 1
Y e e
2
Q E0 ( ) ( Z , A) ( Z 1, A) 2me c
发生条件 Q 0, 即M X MY 2me
EC(轨道电子俘获)
E0 ( ) 0
M X Z , A MY Z 1, A 2me
电荷数分别为 Z 和 Z－1 的同量异位 素，前者的原子质量比后者的大两倍电 子质量，才能发生＋衰变。
4、EC(轨道电子俘获)
表达式
A Z
X e
A Z 1
Y e
母核 俘获核外轨道上的一个电子， 使母核中的一个 质子 转变为一个 中子， 同时放出一个中微子。
2 2 2
衰变前 静止质量
衰变后
衰变后
动能
静止质量
定义：-衰变能E0 为 反中微子 和 粒子的
动能之和，也就是衰变前后静止质量之差。
2 即： E0 T T c ~ [mX (mY me )]
衰变前后静止质量的质量亏损 以原子质量 M 代替核质量 m ，并忽略电子结合能
(2)、费米理论之 衰变概率公式：
I p dp
g M ij 2 c
3
2
2
7 3
E
0
E
2
p dp
r
2
跃迁矩阵元：
M ij N i e
* Nf
i p p
d
N i e
* Nf
i k k r
第三章 原子核的衰变
二．中微子假说 泡利的中微子假说： 原子核在β衰变的过程中，不仅放出一个β粒子， 同时还放出一个中性微小粒子。 中微子ν ： 不带电的中性粒子，质量小得几乎为零。 β衰变三个衰变产物：子核、β粒子和中微子。
pν
β衰变能： 0 = ER + Eβ + E E ν
pR
pβ
pR + pβ + pν = 0
MX −(MY + MHe ) = 0.0058u
E0 = 0.0058×931.5 = 5.402M eV
7
三. α粒子能量与 衰变能的关系 粒子能量与α衰变能的关系 粒子能量与 衰变前，母核静止，动量为零； 衰变后，衰变能分配给子核和α粒子。 由动量守恒定律，
m vY = m vα Y α
子核的反冲能为，
3 0 3 0 2 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0
208 82
Pb
727
0 E0 = 8.954M MeV eV
部分α放射性数据
α放射性核
238U 226Ra 210Po 222Rn 214Po 212Po
E0 / MeV 4.27 4.86 5.40 5.58 7.83 8.95
T1/2 4.468×109a 1.60×103a 1.384×102d 3.824d 1.64×10–4s 3.0×10–7s
15
一． β衰变的特点 原子核自发地放出β粒子或俘获轨道电子，并转变 成另一种原子核的现象，称为β衰变。 β粒子是电子和正电子的统称。 原子核衰变时发射β−粒子，称为β−衰变； 原子核衰变时发射β+粒子，称为β+衰变； 原子核从核外的电子壳层俘获一个轨道电子，称 为轨道电子俘获。 俘获K层电子，称为K俘获； 俘获L层电子，称为L俘获；……。
【高中物理】高考物理复习：原子核的衰变
【高中物理】高考物理复习：原子核的衰变【摘要】为大家整理了高考物理复习，便于大家查阅复习。
希望大家喜欢，也希望大家在学习愉快。
3.自然衰变中原子核的变化规律在核的天然衰变中，核变化的最基本的规律是质量数守恒和电荷数守恒。
① α衰变：随着α衰变，新原子核在周期表中的位置向前移动2位，即②β衰变:随着β衰变，新核在元素周期表中位置向后移1位，即③ γ衰变：对于γ，衰变和变化的不是原子核的类型，而是原子核的能量状态。
但总的来说，γ衰变总是伴随着α衰变或β衰变。
4.放射性元素放射的射线有三种:α射线、γ射线、β射线，这三种射线可以用磁场和电场加以区别，如图1所示。
图15.半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间称为半衰期。
不同的放射性元素的半衰期是不同的，但对于确定的放射性元素，其半衰期是确定的。
它由原子核的内部因素所决定，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关。
二、实例分析[[例1]]关于天然放射现象，以下叙述正确的是()a、如果放射性物质的温度升高，它的半衰期就会降低b.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的c、在α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强d.铀核(23892U）衰变为铅芯（20682pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变[[分析]]半衰期由放射性元素原子核的内部因素决定，与元素的化学状态、温度、压力等因素无关；β衰变释放的电子是当原子核中的中子转化为质子时产生的。
1.0n11h+0-1e，b对;根据三种射线的物理性质，c对;23892U有92个质子和146206个中子82pb的质子数为82，中子数为124，因而铅核比铀核少10个质子，22个中子。
一次α衰变质量数减少4，故α衰变的次数为x==8次。
再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数y应满足2x-y+82=92，y=2x-10=6次。
故本题正确答案为b、c.[评论]（1）检查这个问题α衰变β衰变规律以及质量数、质子数和中子数之间的关系。
核衰变的基本类型
核衰变的基本类型一、引言核衰变是指原子核中的粒子发生变化，导致原子核的质量数、原子序数或能量发生改变的现象。
它是一种自然界中常见的现象，也是人类利用核能和进行核反应时必须了解和掌握的基础知识。
本文将从基本类型、特点和应用三个方面详细介绍核衰变。
二、基本类型核衰变可以分为三种基本类型：α衰变、β衰变和γ射线。
1. α衰变α粒子是由两个质子和两个中子组成的带正电荷的粒子，其符号为α。
在α衰变中，原子核释放出一个α粒子，同时质量数减少4，而原子序数减少2。
例如：$^{238}_{92}\text{U}$ $\rightarrow$ $^{234}_{90}\text{Th}$ + $^{4}_{2}\text{He}$这里238表示铀-238这种同位素的质量数，92表示铀-238这种同位素的原子序数；234表示钍-234这种同位素的质量数，90表示钍-234这种同位素的原子序数；4表示氦-4这种同位素的质量数，2表示氦-4这种同位素的原子序数。
2. β衰变β粒子是带负电荷的电子或正电子，其符号为β。
在β衰变中，原子核中的一个中子或一个质子转化成一个β粒子和一个反中微子或正中微子。
当原子核中的质子数增加时，发生β+衰变；当原子核中的质子数减少时，发生β-衰变。
在β-衰变过程中，原子核内部的一颗中性粒子转化为负电荷的β粒子和一颗反中微子；在β+衰变过程中，原子核内部的一颗质量等于电荷相反的正电荷粒子（即正电子）转化为正电荷的β粒子和一颗正中微子。
例如：$^{14}_{6}\text{C}$ $\rightarrow$ $^{14}_{7}\text{N}$ + $^0_{-1}\text{e}$这里14表示碳-14这种同位素的质量数，6表示碳-14这种同位素的原子序数；14表示氮-14这种同位素的质量数，7表示氮-14这种同位素的原子序数；0表示β−粒子的质量数，−1 表示β− 粒子的原子序数。
3. γ射线γ射线是一种高能电磁波，其符号为γ。
原子核衰变机制的研究与应用
原子核衰变机制的研究与应用概述原子核衰变是指原子核中的粒子数目减少的过程，其中包括α衰变、β衰变和γ衰变。
这些衰变过程是自然界中发生的基本现象，对于了解物质的性质、核能的释放以及医学应用等领域具有重要意义。
通过对原子核衰变机制的研究，科学家在原子核物理学、核能研究以及放射治疗等方面取得了重要进展，并应用于核医学、核电站建设以及核武器控制等领域。
1. α衰变机制的研究与应用α衰变是指原子核中放出一个α粒子的过程，α粒子由两个质子和两个中子组成。
早在20世纪初，卢瑟福和查德威克等物理学家就通过实验证实了α衰变的现象。
随后，通过对α衰变速率的测量以及研究α衰变产物的性质，科学家们揭示了α衰变的机制。
α衰变是由于原子核中的α粒子发生隧穿效应穿越势垒而脱离原子核。
这种衰变过程在原子核物理学中的研究中起着重要作用。
例子包括较轻的放射性同位素238U衰变为234Th，以及核物质中的快裂变等。
应用方面，α放射性同位素可用于医学诊断和治疗。
例如，铯-131可以用于治疗甲状腺癌，镭-223可用于治疗骨转移性前列腺癌。
此外，α衰变也应用于核能产业，例如利用钚-239进行核裂变反应。
2. β衰变机制的研究与应用β衰变是指原子核中一个中子或一个质子转变为一个电子或一个正电子的过程。
早在20世纪初，贝克勒尔、居里夫妇等科学家就发现了β衰变现象。
经过长时间的研究，科学家们逐渐揭示了β衰变的机制。
β衰变包括β-衰变和β+衰变两种形式。
β-衰变是指一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子和一个反中微子；β+衰变是指一个质子转变为一个中子，同时放出一个正电子和一个中微子。
这些衰变过程中，中微子是与电子或正电子共同产生、以固定动量带走能量，一般无法探测到。
β衰变的研究对于理解核物理反应以及星体物理学具有重要意义。
例如，科学家们利用β衰变来研究原子核结构、核聚变、超新星爆发等。
在应用方面，β放射性同位素广泛应用于医学影像学、治疗和工业领域。
α.β.γ衰变方程式高中物理
α.β.γ衰变方程式高中物理
1、α衰变：原子核放出α粒子的衰变叫做α衰变。
AZX→A−4Z−2Y+42He
α衰变通式（放出一个α粒子的情况）
2、β衰变：原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变。
AZX→AZ+1Y+0−1e
β衰变通式（放出一个β粒子的情况）
β衰变中产生的电子是由原子核中的一个中子转化成一个质子和一个电子，转化方程如下：
10n→11H+0−1e
原子核放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。
我们把原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。
在原子核的内部并不是平静如水，与之相反，在这里充满了各种力的较量。
由于同性相斥，电磁力一直在努力地将原子核内带正电的质子分开，而强相互作用力起的作用，则是将原子核内的质子和中子合并在一起，与此同时，弱相互作用力又一直在寻找机会将中子和质子互相转换。
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结合
质子
中子
转化
和
中子
质子 电子
衰变 衰变
1.天然放射现象的发现揭示了 C A.原子还可再分 B.原子的核式结构 C.原子核还可再分 D.原子核由质子和中子组成
2.钍232（23920Th ）经过 6 次α衰变
和 4 次β衰变，最后成为铅208
（
208 82
Pb
）.
3、天然放射性元素 Ra衰变成不具有放 射性的元素 Pb时，要经过 5 次 衰 变， 4 次 衰变。
226 88
Ra
222 86
Rn
4 2
He
4.某原子核A经过一次β衰变变成B核，B核 再发生一次α衰变变成C核，则（ D）
A.核A的中子数减核C的中子数等于2
B.核A的质量数减核C的质量数等于5
C.原子核为A的中性原子中的电子数比原子 核为B的中性原子中的电子数多1
D.核C的质子数比核A的质子数减少1
原子核的衰变
人们通过什么现象或实验发现原子核是 由更小的微粒构成的？
人们认识原子 核的结构就是 从天然放射性 开始的。
1、射线的本质特征
天然放射性元素的原子核发出的射线 可使照相底片感光
照相底片
射 线
放
射
铅盒
源
卢瑟福的工作
照相底片
射线带正电
放射源
铅盒天然放射现象源自 射线带负电射线不带电天然放射现象
5.用“γ刀”治疗肿瘤，不用麻醉，病人在
清醒的状态下经较短时间可完成手术，在此过 程中，主要利用的是（AD ） A.γ射线具有极强的穿透本领 B.γ射线很容易绕过障碍物到达病灶区域 C.γ射线具有很强的电离本领，从而使癌细胞电 离而被破坏
D.γ射线具有很高的能量
放射性物质发出的射线有三种：
天然放射现象
成分
速度
氦原子核
射线
4 2
He
1/10光速
e 高速电子流
射线
0 1
接近光速
高能量
射线 电磁波
光速
贯穿能力 弱
较强 很强
电离能力 很容易
较弱 更小
天然放射现象
射线
射线
射线
请根据洛伦兹力的知识来判断这三束各是什么射线?
2.放射性元素的衰变
绝大多数原子核的同位 素不稳定，会自发地衰变 为另一种同位素，同时放 射出各种射线。
居里
居里夫人
（1）α衰变:自发放出α射线(氦核)的衰变叫α衰变
α衰变的通式为：
M Z
X
MZ42Y
24He
⑵ β衰变:自发放出β射线(电子)的衰变叫β衰变
β衰变的通式为：
M Z
X
ZM1Y
10e
U 238
92
234 90
Th
234 90
Th
＋
4 2
He
e 234
91
Pa
＋
0 -1
衰变 衰变
α衰变与β衰变的本质是什么？