5.2 放射性元素的衰变 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

§5.2放射性元素的衰变 1 射线 α β γ 本质 高能电磁波 速度 0.1c 0.99c c 穿透能力 最弱 较强 最强 电离能力 最强 较弱 最弱 自由电子 电离 三种射线 2 质量数（核子数）= 质子数+中子数 质子数= 核电荷数 =原子序数=核外电子数 元素符号 10－15 m α粒子（氦核） 质子 电子 中子 原子核的组成 3 射线中的α粒子或β粒子都是来自原子核，放射性元素的质子数变化了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种新的原子核。 1.衰变：原子核放出α 粒子或β 粒子转变为新核的变化，叫做衰变。 一、原子核的衰变 4 2.类型： ①α 衰变： 放出α粒子的衰变。 实例： 衰变方程： 实质： ②β 衰变： 放出β粒子的衰变。 实例： 衰变方程： 实质： 结合紧密的2个质子和2个中子， 作为一个整体从原子核释放出来 原子核内一个中子变成一个质子，同时释放出一个电子 5 3.衰变规律： 衰变前后的电荷数和质量数都守恒，动量守恒。 4.衰变方程说明： ①一般的衰变是不可逆的，所以中间用单箭头，不用等号； ②是质量数守恒，不是质量守恒，衰变时有质量亏损，释放核能。 ③方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。 5. γ 射线的产生： （1）一个原子核只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出α、β 和 γ 三种射线。放射性元素衰变不可能有单独的γ衰变！ （2）γ 射线经常是伴随着 α 衰变和 β 衰变而产生的；产生的新核处于高能级，它要向低能级跃迁，辐射γ光子。 6 【例1】 （1） 发生 α 衰变成 元素的衰变方程： （2） 发生 β 衰变成 元素的衰变方程： 7 衰变次数的计算 【思考】设放射性元素 经过 n 次 α 衰变和 m 次 β 衰变后，变成稳定的新元素 ，试分析： （1）衰变方程 （2）衰变次数n 和 m 电荷数守恒： 质量数守恒： 解得： 请做练习册57页，第2、3题。 8 设有一个质量为M0的原子核，原来处于静止状态。当发生一次α(或β)衰变后，释放的粒子的质量为m，速度为v，产生的反冲核的质量为M，速度为V：（1）．动量守恒关系 0＝mv＋MV 或 mv＝－MV 6、α衰变和β衰变在磁场中的轨迹分析 （2）．在磁场中径迹的特点 二、半衰期 单个原子核的微观事件是不可预测 m余/m原 11.4 7.6 3.8 1/2 1/4 1/8 t /天 0 氡的衰变 大量 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间是固定 3.8天 3.8天+3.8天 10 1.半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间 2.意 义：表示放射性元素衰变快慢的物理量 3.公 式： 衰变前质量 衰变后质量 衰变时间 半衰期 衰变时间 半衰期 衰变前原子数 衰变后原子数 4.说 明：①半衰期是针对大量的原子核的统计规律 ②不同放射性元素的原子核半衰期差异很大 ③每种放射性元素的原子核半衰期是固定的，由原子核内部结构决定的，与原子所处的化学状态和外部条件没有关系 11 C-14（“碳钟”）年代测定法，又称放射性碳定年法，就是根据C-14衰变的程度来判定古生物体的年代，该项研究获得1960年诺贝尔化学奖。 半衰期的应用 14C 半衰期 τ =5730 年 12 1.定义： 原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或者发生状态变化的过程。 2.原子核的人工转变 I·约里奥·居里，1900～1958 F·约里奥·居里，1897～1956 法国科学家。是P·居里和M·居里的女儿和女婿.由于发现人工放射性而获得1935年诺贝尔化学奖. 发现质子 发现中子 发现放射性同位素和正电子 三、 核反应 具体实例1：质子的发现—卢瑟福 α粒子轰击氮原子核 具体实例2：中子的发现----查德威克a粒子轰击铍原子核 具体实例3：约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子 13 3.书写核反应方程需注意的问题 （2）核反应方程要满足：电荷数守恒，质量数守恒 （3）熟记并会写，中子、质子、电子、正电子、氕、氘、氚、α粒子 （4）熟记并会写元素周期表前二十位元素符号 （1）核反应方程用箭头“ ”，不能用“=” 2.放射性同位素的分类 ①天然放射性同位素。 ②人工放射性同位素。 3.人工放射性同位素的优势 ①放射强度容易控制。 ②半衰期短，废料易处理。 1.放射性同位素：具有放射性的同位素. 四、 放射性同位素及其应用 ①射线测厚仪 在钢板一面，放置γ射线源，另一面放着接收装置。那么钢板越厚，接收到了射线信号越弱，根据信号强度就可以测量金属板的厚度。 ②放射治疗 利用γ射线的高能量治疗癌症 经照射 未经照射 培优育种 ③农业应用 γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等 ④示踪原子（有放射性标记） α衰变 eq \o\al(A,Z)X―→eq \o\al(A－4,Z－2)Y＋eq \o\al(4,2)He 两圆外切，α粒子半径大 β衰变 eq \o\al(A,Z)X→eq \o\al(　　A,Z＋1)Y＋eq \o\al(　0,－1)e 两圆内切，β粒子半径大 $$