3-2 原子核衰变及半衰期-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（鲁科版选修3-5）

第2节　原子核衰变及半衰期 [目标定位]　1.知道什么是放射性、放射性元素、天然放射现象，能记住三种射线的特性.2.知道什么是原子核的衰变及衰变实质.3.理解半衰期的统计意义，学会利用半衰期解决相关问题． 一、天然放射现象的发现 1．1896年，法国物理学家贝克勒尔发现某些物质具有放射性． 2．物质放出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，物质能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象． 3．皮埃尔·居里夫妇发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)． 二、放射线的本质 1．三种射线：如图1中1是β射线，2是γ射线，3是α射线． 图1 (1)α射线是高速氦原子核粒子流． (2)β射线是高速运动的电子流． (3)γ射线是波长很短的电磁波． 2．三种射线的特点 (1)α射线：α粒子容易使空气电离，但穿透能力很弱． (2)β射线：β粒子穿透能力较强，但电离作用较弱． (3)γ射线：γ射线电离作用很弱，但穿透能力很强． 三、原子核的衰变 1．原子核的衰变：原子核放出α射线或β射线，而转变为新原子核的变化．原子核衰变时电荷数和质量数都守恒． 2．α衰变：原子核进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2.例：He. Th＋U→U的α衰变方程为 3．β衰变：原子核进行β衰变时，质量数不变，电荷数增加1，例：e. Pa＋Th→Th的β衰变方程为 四、衰变的快慢——半衰期 1．放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，叫半衰期． 2．元素半衰期的长短是由原子核自身的因素决定的，跟原子所处的物理、化学状态和周围环境、温度没有关系． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、三种射线的本质及特点 1．α、β、γ三种射线的性质、特征比较 种 类 α射线 β射线 γ射线 组 成 高速氦核流 高速电子流 光子流 (高频电磁波) 带电荷量 2e －e 0 质 量 4mp (mp＝1.67× 10－27 kg) 静止质量为零 速 率 0.1c 0.9c c[来源:学&科&网] 贯穿本领[来源:Z&xx&k.Com] 最弱 用一张纸 就能挡住 较强 能穿透几毫[来源:学*科*网Z*X*X*K] 米厚的铝板 最强 能穿透几厘 米厚的铅板 电离作用 很强 较弱 很弱 2．在电场、磁场中偏转情况的比较 (1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图2甲所示． 图2 (2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图乙所示． 【例1】　一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图3所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线． 图3 答案　γ　β 解析　在三种射线中，α射线带正电，穿透能力最弱，γ射线不带电，穿透能力最强；β射线带负电，穿透能力一般，综上所述，结合题意可知，a射线应为γ射线，b射线应为β射线．[来源:Zxxk.Com] 借题发挥　三种射线的比较方法 (1)α射线是α、β、γ三种射线中贯穿本领最弱的一种，它穿不过白纸． (2)要知道三种射线的成分，贯穿本领和电离本领的强弱． (3)要知道α、β、γ三种射线的本质，α、β射线是实物粒子，γ射线是光子． 针对训练1　如图4，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是(　　) 图4 A．①表示γ射线，③表示α射线 B．②表示β射线，③表示α射线 C．④表示α射线，⑤表示γ射线 D．⑤表示β射线，⑥表示α射线 答案　C 解析　由三种射线的带电性质可以判断出①⑥表示β射线，②⑤表示γ射线，③④表示α射线，故C对． 二、原子核的衰变 1．α衰变： 原子核进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2. α衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象． 2．β衰变： 原子核进行β衰变时，质量数不变，电荷数增加1. β衰变的实质：原子核中的一个中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使核电荷数增加1，但β衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：e. H＋n―→ 3．衰变规律 衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒． 【例2】　原子核U.放射性衰变①、②和③依次为(　　) Pa，再经放射性衰变③变为原子核Th，继而经放射性衰变②变为原子核U经放射性衰变①变为原子核 A．α衰变、β衰变和β衰变 B．β衰变、α衰变和β衰变 C．β衰变、β衰变和α衰变 D．α衰变、β衰变和