第2章 原子核的放射性与衰变-3
放射性元素的衰变(ppt)
天然放射性元素的原子核发出的射线 可使照相底片感光
铅盒
照相底片 射 线
放 射 源
天然放射现象
放射性型物质发出的射线有三种：
二、三种射线
阅读课文填写表格：
射线
射线
射线
成分
氦原子核
高速 电子流 高能量 电磁波
速度
1/10光 速
接近光 速
光速
贯穿能力 电离能力
弱
很容易
较强
较弱
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。
2.衰变原则： 质量数守恒，电荷数守恒。
U238在 衰变时产生的钍234也具有 放射性，放出 离子后变为（镤）Th234， 上述的过程可以用下面的衰变方程表示：
U 238
234 90
Th
＋
4 2
He
234 91
Pa
＋
人们认识原子 核的结构就是 从天然放射性 开始的。
一、天然放射现象
法国物理学家贝克勒尔 1、放射性：物质发射射线的性质称为放射性．
2、放射性元素：具有发射性的元素称为放射性元 素．
3、天然放射现象：元素这种自发的放出射线的现 象叫做天然放射现象．
天然放射现象
放射性不是少数几种元素才有的，研究 发现，原子序数大于或等于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．
1．半衰期：半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的 时间用T表示。
注意： (1)每种放射性元素都有一定的半衰期，不同元素半衰期不同。 (2)半衰期由核内部本身的因素决定，而跟原子所处的物理状态 或化学状态无关。 (3)半衰期是一个宏观统计规律，只对大量的原子核才适用，对 少数原子核是不适用的． 2．半衰期公式：N=N0（1/2）t/T 或 m=m0（1/2）t/T 说明式中各量的意义
放射性衰变原理：原子核自发地放射出射线或粒子的过程
放射性衰变原理：原子核自发地放射出射线或粒子的过程引言放射性衰变是一种自然现象，指的是原子核自发地放射出射线或粒子的过程。
这一过程是不可逆的，且其速率是不受外界因素影响的。
放射性衰变具有重要的科学和实际意义，是现代核物理研究的基石之一。
本文将介绍放射性衰变的基本原理、衰变类型以及其在科学和技术领域的应用。
第一章放射性衰变的基本原理放射性衰变是指放射性同位素在一定时间后自发地变为其他同位素的过程。
这一过程是由于原子核中的粒子重新排列所导致的。
在原子核中，质子和中子通过强相互作用相互结合形成核力，而核力的作用范围仅限于原子核的范围内。
然而，核力无法克服质子之间的静电排斥力，因此原子核中的质子和中子的数量要保持相对平衡。
当一个原子核的质子和中子之间的平衡被打破时，核力无法维持核的稳定，于是核会经历衰变。
放射性衰变的过程可以分为三种类型：α衰变、β衰变和γ衰变。
在α衰变中，原子核会放出一个α粒子，即由两个质子和两个中子组成的氦离子。
在β衰变中，质子会转化为中子或中子会转化为质子，同时放出一个β粒子，即高速运动的电子或正电子。
γ衰变是指原子核通过放出γ射线来释放能量。
第二章放射性衰变的衰变类型α衰变是放射性同位素最常见的衰变类型之一。
许多重元素的同位素会经历α衰变来变得更稳定。
α衰变的过程中，原子核的质量数减少4，原子序数减少2。
这种衰变过程释放出大量的能量，因为α粒子具有很高的动能。
α粒子的质量很大，因此其穿透能力较弱，很容易被阻挡。
β衰变是指原子核中的一个质子或中子转化为另一种粒子的过程。
在β衰变的过程中，质子转化为中子时会放出一个正电子，而中子转化为质子时会放出一个电子。
这种衰变过程是由于弱相互作用所导致的，释放的能量相对较小。
β粒子具有较高的速度和较小的质量，因此其穿透能力比α粒子要强。
γ衰变是放射性同位素中最常见的衰变类型。
在γ衰变中，原子核并不改变其质子和中子的数量，而是通过释放γ射线来释放能量。
(完整版)原子核物理及辐射探测学1-4章答案
第一章 习题答案1-1 当电子的速度为18105.2-⨯ms 时，它的动能和总能量各为多少？答：总能量 ()MeV ....c v c m mc E e 924003521511012222=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-==；动能 ()MeV c v c m T e 413.011122=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？答：α粒子的静止质量()()()u M m M m e 0026.44940.9314,244,224,20=∆+=≈-= α粒子的质量 g u m m 2322010128.28186.1295.010026.41-⨯==-=-=βα1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为J t cm E 510184.41001184.4⨯=⨯⨯=∆=∆。
()kg c E m 1228521065.4100.310184.4-⨯=⨯⨯=∆=∆ 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==()()u .U M ;u .U M 045582236043944235236235==试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。
答：最后一个中子的结合能()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==⋅-+=()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==⋅-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ∆：()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=∆-∆+∆= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=∆-∆+∆=其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。
放射性衰变的种类和规律
25
1、衰变规律
指数衰减规律 N = N0e-t
N0: （t = 0）时放射性原子 核的数目
N: 经过t时间后未发生衰变的放射性原子核 数目
:放射性原子核衰变常数（单位时间内一个原 子核衰变的几率）
子核（基态） （0.0）
射线是什麽？ 射线就是高能量的光子：几百keV-MeV 量级 衰变发生由于原子核能量态高，从高能态向低能态跃
迁，在这个过程中发射 射线，原子核能态降低。 射线是高能量的电磁辐射—— 光子
21
衰变特点：
1.从原子核中发射出光子 2.常常在 或 衰变后核子从激发态退激时发生 3.产生的射线能量离散 4.可以通过测量光子能量来区分母体的核素类别
5
放射性来源于原子核的衰变：
不稳定的核素
衰变
稳定的核素
• 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。
6
射线在电场中的偏转
： 在电/磁场中偏转，与带正电荷离子流相同； ： 在电/磁场中偏转，与带负电荷粒子流相同； ： 在电/磁场中不偏转，电中性。
T1
2
ln 2
0.639
半衰期是放射性原子核的重要特征常数之一
不同放射性核有不同的半衰期
27
3. 平均寿命τ
放射性原子核的每一个原子核生存时间的平均值
有的核在 t 0 时刻就衰变了
有的核在 t 时才衰变
所有核的总寿命： 0 Ntdt
t N 0e t dt
0
1
核物理学中的原子核结构与放射性衰变知识点总结
核物理学中的原子核结构与放射性衰变知识点总结核物理学是研究原子核和核反应的分支学科，它对于我们理解物质世界的本质和开发核能具有重要意义。
在核物理学中，原子核结构和放射性衰变是其中两个重要的知识点。
本文将对原子核结构和放射性衰变进行总结，以便于读者更好地理解这些知识点。
一、原子核结构原子核是构成原子的重要组成部分，它由质子和中子组成。
质子带正电，中子电荷中性。
原子核的结构包括质子数和中子数，即原子序数和质量数。
原子序数决定了元素的化学性质，而质量数则决定了元素的同位素。
此外，原子核还具有核子的轨道运动形式，这也是核物理学中重要的研究内容。
根据原子核的结构特点，可以进一步分类原子核。
按照质子数进行分类，可以得到同位素的不同核素，它们具有相同的原子序数但质量数不同。
按照质子数和中子数的比例进行分类，可以得到核素图中的稳定核素和放射性核素。
稳定核素具有较长的半衰期，而放射性核素则会发生放射性衰变。
二、放射性衰变放射性衰变是指放射性核素在放射性衰变中释放出粒子或电磁辐射的过程。
放射性核素会自发地发生衰变，而不受外界影响。
放射性衰变包括α衰变、β衰变和γ衰变三种形式。
α衰变是指放射性核素释放出一个α粒子，即一个由两个质子和两个中子组成的氦离子。
β衰变是指放射性核素的质子数或中子数发生变化，通过释放一个β粒子（电子）或正电子实现。
放射性衰变的过程是一个随机的泊松过程，其衰变速率可以用半衰期表示。
半衰期是指在给定时间内，衰变物质的活度下降一半所需要的时间。
不同放射性核素具有不同的半衰期，这也是放射性衰变用于测定物质年代和医学诊断的重要依据之一。
放射性衰变发生时会释放辐射，这种辐射包括α粒子、β粒子和γ射线。
α粒子在空气中传播范围较小，很容易被其他原子或分子吸收。
β粒子穿透能力较强，但还是会在物质中和电子发生相互作用。
γ射线是电磁辐射，穿透能力最强，可以在物质中传播很远。
三、应用与安全核物理学中的原子核结构和放射性衰变理论具有广泛的应用。
原子核的稳定和放射性
原子核的稳定和放射性原子核是构成原子的核心部分，它由质子和中子组成。
在自然界中，有些原子核非常稳定，而另一些则具有放射性。
原子核的稳定性和放射性是由其中质子和中子的相互作用决定的。
一、原子核的稳定性原子核的稳定性取决于核中质子和中子的比例。
一般来说，原子核中如果质子和中子的数量相近，核就会相对稳定。
这是因为质子和中子通过强相互作用来维持核的稳定。
此外，质子和中子也受到库伦力的作用，这是一种相互之间的排斥力。
质子带有正电荷，因此它们在核内会相互排斥。
中子虽然没有电荷，但它们也与质子通过强相互作用相互吸引。
质子和中子之间的这种平衡是维持原子核稳定性的关键因素之一。
二、放射性现象放射性是指原子核发生不稳定变化时放出的辐射。
这种放射可以是α粒子的放射、β粒子的放射以及伽马射线的放射。
1. α粒子的放射α粒子是由两个质子和两个中子组成的核子团。
当原子核中的质子和中子数量不平衡时，为了恢复平衡，原子核会放射出α粒子。
这个过程被称为α衰变。
α衰变是一种放射性衰变，它减少了原子核中的质子和中子数量，使得新核更加稳定。
α粒子能量较大，因此在空气中移动很短的距离，无法通过皮肤进入人体。
2. β粒子的放射β粒子分为β+粒子和β-粒子。
其中，β-粒子是一个负电子，它实际上是核中的一个中子变成了质子，并放射出来。
而β+粒子则是一个正电子，它是一个原子核中的质子变成了中子，放射出来。
β衰变是一种放射性衰变过程，它改变了原子核中的质子和中子数量，使得新核更加稳定。
β粒子能穿透空气一段距离，并可通过皮肤进入人体。
3. 伽马射线的放射伽马射线是一种电磁波，它是由原子核中能级跃迁放出的高能光子。
伽马射线能量很高，具有很强的穿透力，可以通过皮肤、衣物和其他物质。
因此，伽马射线对人体的辐射危害很大。
三、放射性的应用和危害放射性的应用广泛存在于生活和科学领域。
例如，医学上使用放射性同位素进行放射性药物治疗和诊断，并在工业上利用放射性同位素进行辐射处理和材料检测。
原子核衰变
4.半衰期的测定 半衰期的测定
半衰期是放射性核素的手印,测定半衰期是确定放射性核素 半衰期是放射性核素的手印 测定半衰期是确定放射性核素 的重要方法. 的重要方法 测出放射性强度A,算出产生 算出产生A的 测出放射性强度 算出产生 的 T = ln 2 核素数目N,据 求出λ 核素数目 据A=λN求出 ,求出 求出 求出 λ 为保证足够的计数以降低统计误差,必须增大 为保证足够的计数以降低统计误差 必须增大N. 必须增大
11
γ跃迁： A A * 核表示 Z 核的“激发态” Z Dy → Dy +1.2M eV 如：
A Z
152 * 152 66 66
* 核 →A 核+ hν Z
12
衰变纲图
64Cu
(T=12.7h) 2mec2
1
+
EC0.34(0.6%)
2 1.34MeV
+
β -0.573(40%)
+α
2 2
能量守恒方程： m
X
c = m Y c + mα c + E a + E r
2
E 0 ≡ E a + E r = [ m X − ( m Y + mα )]c 2
α 衰变能：
= [ M X − ( M Y + M He )]c 2
能量条件： M ( Z , A ) > M ( Z − 2, A − 4 ) + M X Y He
α衰变的位移定则:子核在元素 衰变的位移定则: 周期表中的位置左移2 周期表中的位置左移2格。
β衰变
210 83
Bi
210 84
0 电子） Po + -1e （电子）
第2章原子核的衰变2－衰变类型-040809
N1 / N2 = T1/2,1 / T1/2,2
( 2.12b )
复习
• 总放射性活度是
A = A1 + A2
= A1,0 + A1, 0(1－e－λ2 t )
= A1,0 (2－e－λ2t )
(2.13)
★ 这一关系对母体核素半衰期非常长的放射性衰变链来
相当重要的。一旦平衡建立，就存在如下关系：
• 实验已证实，缺中子核素113Cs和109I也是直接质子发射体，它们的稳 定同位素分别是132Cs和126I. 核内中子数的另一种极端情形是丰中子核 素.．这类核素比稳定同位素多出多个中子，例如87Br多8个中子， 208Hg多6个中子，125Hf多5个中子，还有11Li、17B等．
2.2 核衰变类型
1u物质相对应的静质量能为
( ) E
=
1.6606
×
10−27 kg × 1.6022
2.9979 × ×10−13 J
108
m
⋅
s
−1
2
= 931.5Mev
2.2.1 α衰变
⑵ α粒子的能量（动能，Eα）及子核的反冲能ER（或Ty）
由动量守恒和能量守恒原理
两者 数值相等
mα vα = mR vR （动量守恒）
Q= Δmc2 = (mA-mB-mX)C2 Q 值与衰变时放出的粒子或量子的能量并不一致，？ 因为它还包括子体核反冲能量。
2.2 核衰变类型
◆ 按照发射粒子不同，放射性衰变分为如下几类：
（1）α衰变
（2）β衰变，细分为： ● β－ 衰变
最常见
● β+ 衰变 or 电子俘获（ε）
（3）γ衰变 以及发射转换电子或俄歇电子
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