15.1天然放射现象 原子核的衰变 15.2原子核的组成 课件-2023-2024学年高二下学期物理沪科版（2020）选择性必修第三册

选修系列 金山世外普高综合大组 Kimmy 2023年9月6日 第十五章 原子核 第一、二节 天然放射性 原子核的衰变 原子核的组成 1 钙铀云母矿 法国 贝克勒尔 1852-1908 德国 伦琴 1845-1923 X射线具有透射现象 1895年末，德国物理学家伦琴发现了一种新的射线——X射线，即伦琴射线。 X射线是电磁波，不能被电磁场偏转。 黑袋子 底片 铀矿石轮廓 抽屉 桌子 一、天然放射性 放射性 2 法国 贝克勒尔 1852-1908 该射线可以使底片感光 可以在电场或者磁场中偏转 该射线的产生无需任何外界诱因 我们将物质自发放出射线的现象称为天然放射现象，将物质发射射线的性质称为放射性（radioactivity）。如果元素具有放射性，则称为放射性元素（radioactive element）。 有能量 有电荷 自发性 一、天然放射性 放射性 一、天然放射性 放射性 1898年，在贝可勒尔发现了铀的放射性后，玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里对铀和含铀的各种矿石进行了研究，并且发现了两种放射性更强的新元素钋(Po）和镭(Ra)。 居里认为，放射性并不是铀元素所特有的性质，放射性具有普遍性。 原子序数大于 83 的所有天然存在的元素都具有放射性 原子序数小于 83 的元素中，有的也有放射性。 法国 M.居里 1867—1934 法国 P. 居里 1859—1906 发光镭盐 潘多拉魔盒 二、三种射线 新西兰 卢瑟福 1871-1937 卢瑟福等人先后从含铀物质的射线中发现了三种穿透能力不同的成分，卢瑟福将这三种射线分别命名为 α 射线、β 射线和 γ 射线。 三种射线穿透能力的比较 纸 铝 铅 α β γ + − α 射线是带正电的 α 粒子流，α 粒子就是氦原子核； β 射线是带负电的 β 粒子流，β 粒子就是电子； γ 射线是中性 γ 粒子流，γ 粒子就是光子。 新西兰 卢瑟福 1871-1937 三种射线在电场中的偏转 α β γ 放射性样品 铅 + + + − − − 由于 α 粒子的电荷量大小是电子电荷量大小的 2 倍，所以 α 粒子受到的电场力是电子的 2 倍。但是图中 α 射线的偏转程度明显弱于 β 射线。请对此进行分析并给出解释。 虽然 α粒子受到的电场力是电子所受电场力的 2倍但 α 粒子的质量是电子质量的 7300 多倍，所以电子在电场中的加速度远大于 α 粒子的加速度，因此电子的偏转更大。 比荷相差3674倍 二、三种射线 三、原子核的衰变 所有关于放射性的研究都表明，不可能通过物理或化学的方法改变物质的放射性。 这说明放射性元素所放出的射线来自位于原子“深处”的原子核。 化学变化主要涉及核外电子，所以放射性不是核外电子，也不是原子本身 中子 质子 统称核子 U He H 1 1 4 2 235 92 X A Z （核）电荷数 质量数 元素符号 10－15m 质子p 中子n 核子 质子数 电荷数 放射性元素的原子核放出某种粒子而转变成新核的过程叫做原子核的衰变。 新核 旧核 中微子没有电荷量，也几乎没有质量。 α衰变：释放α粒子的衰变 β衰变：释放β粒子的衰变 原子核发生衰变的过程可以用核反应方程来表示，衰变过程满足质量数守恒和电荷数守恒的规律。 原子核能放出β粒子（电子），原子核里面的电子是哪里来的？ 源于中子的变化 （2021年上海等级考）β粒子（    ） （A）是原子的外层电子                   （B）来自中子的转化 （C）是原子核内的核子                   （D）来自质子的转化 B 三、原子核的衰变 释放某粒子 8 发生 α 衰变或 β 衰变后，有些原子核处于激发态。原子核和核外电子类似，都有基态和激发态，都可以跃迁产生光子。处于激发态的原子核可以通过发射γ 射线的方式跃迁到基态。 γ 射线伴随着α 衰变或 β 衰变。原子核放出 γ 射线时， γ 粒子没有静止质量和电荷量，原子核的质量数和电荷数不发生变化。 种类 产生机理 无线电波 振荡电路中自由电子运动产生 红外线 原子外层电子受激发后产生的 可见光 紫外线 X射线 原子内层电子受激发后产生的 γ射线 原子核受激发后产生的 hν强 三、原子核的衰变 9 四、放射性元素的半衰期 单个原子核的衰变是一个随机的过程。然而，大量放射性元素原子核在一定时间内发生衰变的比例却是符合统计规律的。 放射性元素原子核的数目由于衰变减少至原来一半所经过的时间称为半衰期。 半衰期由原子核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态和化学状态无关。（固有属性） 半衰期： 放射性物质剩余质量满足以下公式