32原子核衰变及半衰期

翠砷铜铀矿翠砷铜铀矿斜水钼铀矿斜水钼铀矿 3-2 3-2 原子核原子核衰变衰变与与半衰期半衰期 人们通过什么现象或实验发现原子核是由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？更小的微粒构成的？人们认识原子核的人们认识原子核的结构就是从天然放结构就是从天然放射性开始的。射性开始的。1896 1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质种射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质称为发射射线的性质称为放射性放射性具有发射性的具有发射性的元素称为元素称为放射性元素放射性元素元素这种自发的放出元素这种自发的放出射线的现象叫做射线的现象叫做天然放射现象天然放射现象一、天然放射现象一、天然放射现象钡铀云母钡铀云母翠砷铜铀矿翠砷铜铀矿斜水钼铀矿斜水钼铀矿铀钙石矿铀钙石矿铅盒铅盒放放射射源源射射线线天然放射性元素的原子核发出的天然放射性元素的原子核发出的射线可使照相底片感光射线可使照相底片感光照相底片照相底片放射性元素居里和居里夫人在贝可勒耳的建议下，对居里和居里夫人在贝可勒耳的建议下，对铀和铀的各种矿石进行了深入研究，又发现了铀和铀的各种矿石进行了深入研究，又发现了发射性更强的新元素。其中一种，为了纪念她发射性更强的新元素。其中一种，为了纪念她的祖国波兰而命名为钋（的祖国波兰而命名为钋（Po)，另一种命名为镭，另一种命名为镭（Ra）。）。放射性不是少数几种元素才有的，研放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于究发现，原子序数大于8282的所有元素，都的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于能自发的放出射线，原子序数小于8383的元的元素，有的也具有放射性素，有的也具有放射性放大了放大了10001000倍的铀矿石倍的铀矿石天然放射现象天然放射现象天然放射现象天然放射现象二二.放射放射线线的本质的本质请根据洛伦兹力的知识来判断这三束各是什么射线请根据洛伦兹力的知识来判断这三束各是什么射线?放射性物质发出的射线有三种：放射性物质发出的射线有三种：射线射线射线射线射线射线电离能力电离能力贯穿能力贯穿能力速度速度成分成分高能量高能量电磁波电磁波1/10光速光速接近光速接近光速光速光速弱弱较强较强很强很强很容易很容易较弱较弱更小更小阅读课文填写表格：阅读课文填写表格：天然放射现象天然放射现象氦原子核氦原子核高速电子流高速电子流三三.原子核原子核衰变衰变 原子核由于放出某种粒子而转变为新核的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。变化叫做原子核的衰变。原子核衰变时电荷数和质量数都守恒原子核衰变时电荷数和质量数都守恒U238U238在在 衰变时产生的钍衰变时产生的钍234234也具有放射性，也具有放射性，放出放出 离子后变为（镤）离子后变为（镤）Th234Th234，上述的过程可以，上述的过程可以用下面的衰变方程表示：用下面的衰变方程表示：质子质子中子中子结合结合在放射性元素的原子核中：在放射性元素的原子核中：中子中子质子质子电子电子转化转化和和射线经常是伴随射线经常是伴随射线和射线和射线产生的射线产生的.为什么为什么当放射性物质连续发生衰变时，原子核中当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生有的发生衰变，有的发生衰变，有的发生衰变，同时衰变，同时伴随着伴随着辐射。这时射线中就会同时具有辐射。这时射线中就会同时具有、和和三种射线。三种射线。（1 1）衰变衰变:原子核放出原子核放出 粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做 衰变衰变 3.3.原子核衰变的分类原子核衰变的分类:（2 2）衰变衰变:原子核放出原子核放出粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做衰变衰变（3 3）衰变衰变:伴随伴随 射线或射线或 射线产生射线产生.具有放射性的元素不论它是以单质的形式具有放射性的元素不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响。都不受影响。放射性与元素存在的状态无关。放射性与元素存在的状态无关。元素的化学性质元素的化学性质原子核外的电子原子核外的电子决定决定射线射线原子核原子核来源来源人们认识原子核的结构是从人们认识原子核的结构是从 开始的。开始的。天然放射现象天然放射现象天然放射现象天然放射现象四四.衰变快慢衰变快慢-半衰期半衰期放射性元素的原子核放射性元素的原子核有半数发生衰变所需有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元的时间，叫做这种元素的素的半衰期半衰期半半衰期表示放射性元素衰期表示放射性元素衰变快慢的物理量。衰变快慢的物理量。放射性元素衰变的快慢有一定的规律。放射性元素衰变的快慢有一定的规律。2、半衰期、半衰期放射性元素的剩余质量放射性元素的剩余质量与原有质量的关系：与原有质量的关系：考古学家确定古木年代的方法是用放射性同考古学家确定古木年代的方法是用放射性同位素作为位素作为“时钟时钟”，来测量漫长的时间，这叫，来测量漫长的时间，这叫做放射性同位素鉴年法做放射性同位素鉴年法半衰期是由元素原子核本身的因素决半衰期是由元素原子核本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态及周定的，与原子所处的物理、化学状态及周围环境、温度都无关。围环境、温度都无关。3.不同的放射性元素，半衰期不同。不同的放射性元素，半衰期不同。(1)“单个的微观事件是不可预测的单个的微观事件是不可预测的”，所以，放射，所以，放射性元素的半衰期，描述的是性元素的半衰期，描述的是统计规律统计规律。(2)半衰期的长短由半衰期的长短由核内部自身核内部自身的因素决定，跟所处的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件都没有关系。的化学状态和外部条件都没有关系。4 4、注意：、注意：5、应用、应用1 1、人们利用地壳岩石中存在的微量的放射性元素的、人们利用地壳岩石中存在的微量的放射性元素的衰变规律，测定地球的年龄为衰变规律，测定地球的年龄为4646亿年。地壳有一部亿年。地壳有一部漫长的演变历史，一部不断变化、不断发展的历史。漫长的演变历史，一部不断变化、不断发展的历史。2 2、碳、碳1414测年技术，测年技术，1414C C是具有放射性的碳的同位素，是具有放射性的碳的同位素，能够自发的进行能够自发的进行 衰变，变成氮。衰变，变成氮。一、原子核的衰变一、原子核的衰变2.2.衰变原则：衰变原则：质量数质量数守恒，电荷数守恒。守恒，电荷数守恒。1.1.原子核的衰变：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原子核的衰变：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（核的衰变（decay）（1 1）衰变衰变:原子核放出原子核放出 粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做 衰变衰变（2 2）衰变衰变:原子核放出原子核放出粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做衰变衰变（3 3）衰变衰变:总是伴随总是伴随 射线或射线或 射线产生射线产生.二、半衰期二、半衰期 1 1、半衰期、半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。2 2、不同的放射性元素，半衰期不同、不同的放射性元素，半衰期不同放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定。放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定。课堂总结课堂总结放射性元素半衰变是一个统计规律。放射性元素半衰变是一个统计规律。高考题回顾：1图中图中P为放在匀强电场中的天然放射源，为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线其放出的射线 在电在电 场的作用下分成场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是三束，以下判断正确的是Aa为为射线、射线、b为为射线射线Ba为为射线、射线、b为为射线射线Cb为为射线、射线、C为为射线射线Db为为射线、射线、C为为射线射线BC例题分析例题：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原例题：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所所示，由图可以知（示，由图可以知（）A.该核发生的该核发生的衰变衰变B.该核发生的该核发生的衰变衰变C.磁场方向一定垂直纸面向里磁场方向一定垂直纸面向里D.磁场方向向里还是向外不能判定磁场方向向里还是向外不能判定BDab1 1、下面的事实揭示出原子核具有复杂结构的是、下面的事实揭示出原子核具有复杂结构的是 A A、粒子散射实验粒子散射实验B B、氢光谱实验、氢光谱实验 C C、X X光的发现光的发现 D D、天然放射现象、天然放射现象巩固练习巩固练习:D2 2、完成下面的核反应方程式、完成下面的核反应方程式 3.3.经过一系列经过一系列 衰变和衰变和 衰变后，可以变衰变后，可以变成稳定的元素铅成稳定的元素铅206 206 ，问这一过程，问这一过程 衰衰变和变和 衰变次数？衰变次数？解：设经过解：设经过x x次次 衰变，衰变，y y次次 衰变衰变2382064x92=82+2x-yx8y6