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1、第十四章 原子核和放射性,14-2 原子核的放射性衰变,14-3 核衰变的规律,14-4 射线与物质的相互作用,14-5 放射性的探测、剂量与防护,14-1 原子核的结构和性质,14-6 放射性核素的医学应用,14-1 原子核的结构和性质,质子:带一个单位的正电荷,中子:不带电的粒子,一、原子核的组成和性质,*原子核中有一种强大的核力，将核子紧密地束缚在一起。,原子质量单位:,取： 原子质量的1/12，为1个原子质量单位,2.原子核的质量：,原子核的质量数A：原子的质量以“原子质量单位”量度时，接近某一整数；质量数实际上就是原子核内质子数和中子数的和。,二、原子核的性质,2.原子核的半径:(只
2、有原子半径的万分之一）,（X代表与Z对应的元素符号）,1.核电荷数Z：元素的原子序数,原子核的表示：,3.核子间存在核力作用：短程力, 再在1015m范围内才起作用。,4.核能级是量子化的：原子核处在不同的能量状态，可以跃迁。,三、放射性核素和同位素,1.核素：原子序数Z、中子数N、质量数A都相同的一类原子。,2.放射性核素：一些原子能自发地放出射线。 *所有原子序数大于83的天然存在的元素都具有放射性。,3.同位素：同一种元素的原子核内含有的核子不相同。即：质子数相同，但中子数不同。,4.同质异能素：处于激发态、寿命较长的核素,（左上角带m表示原子核处于激发态）,四、结合能 原子核的稳定性,
3、1.结合能和质量亏损：,质量亏损：原子核的静止质量要比组成它的核子的静止质量总和少一些，这些减少的质量就是质量亏损。,结合能：核子和核子结合成原子核时，释放能量,且和质量亏损有关。,平均结合能越大，原子核分解为单独的核子所需要的能量就越大，原子核就越稳定。,2.原子核的稳定性,平均结合能,4He,6Li,7Li,8Be,10B,11B,14N,12C,16O,20Ne,24Mg,3He,*中等质量原子核与轻核或重核相比，平均结合能大，稳定。,*原子核内的质子和中子数都是偶数时，原子核最稳定。,*重核和核内质子中子比例失调的原子核不稳定。,1.核衰变：放射性核素自发进行各种方式的变化。 *母核X
4、:衰变前的原始核。 *子核Y:衰变后，形成的新的原子核。 *衰变能Q:衰变时释放出的能量。,14-2 原子核的放射性衰变,2.核衰变的规律:衰变过程中,严格遵守质量、能量、动量、电荷和核子数的守恒定律。,3.易产生衰变的原子核:重核;核内质子数与中子数比例失调;大多数人造核素。,一、衰变,1.衰变：原子核放射出氦核的衰变。,2.衰变的位移定则,*衰变能被子核和粒子共同分享;其中绝大部分转化为粒子的动能，子核所占的动能很小。 *多数子核处于激发态或基态，粒子的能谱是不连续的线状谱，而且常伴有射线 。,二、 衰变和电子俘获,1.-衰变：核内中子数过多，质子数少时，其中的一个中子会自动转变为质子，原
5、子核发射出一个电子和一个反中微子。,实质：,中微子是一种基本粒子，不带电，质量极小，几乎不与其他物质作用，在自然界广泛存在。太阳内部核反应产生大量中微子，每秒钟通过我们眼睛的中微子数以十亿计,2.+衰变：核内质子数过多，中子数少时，其中的一个质子会自动转变为中子，原子核发射出一个正电子和一个中微子。,实质：,3.电子俘获：核内质子数过多，中子过少，质子也可以俘获一个核外电子，发射中微子，而转变成中子。,*若母核俘获K层电子称K俘获，同理有L俘获和M俘获。K层最靠近原子核，K俘获概率最大。,三、 衰变和内转换,1.衰变:原子核发生、+衰变后，子核能量较高，子核从高激发态向低激发态或基态跃迁对外发
6、射光子，形成射线。,2.内转换：原子核从激发态向较低能级跃迁时，不辐射光子，而是把能量直接交给内层电子，使电子（内转换电子）飞出原子。,14-3 核衰变的规律,单位时间内衰变掉的母核数dN/dt（即衰变率）与现有的母核数N在数量上成正比。,1.放射性衰变定律：,一、指数衰变定律,2.衰变常量：,由原子核本身性质决定，与其化学状态无关，不受温度、压力等物理因素的影响。,每一种放射性核素都有各自的值。,表征衰变快慢的物理量，越大，衰变越快。,若一种核素同时发生n 种类型的核衰变，则多种衰变同时进行，互不影响：,二、半衰期和平均寿命,用半衰期表示衰变方程:,1.半衰期:,可得：,2.有效半衰期：,当
7、放射性核素引入体内时，将同时参与两种衰变：生理衰变和物理衰变,由：,可得：,设0时刻核子数目为N0个，到时间t 还有N个,全部核子的总寿命为：,则N0个核子总的平均寿命为：,3.平均寿命 ：,从t到t+dt时刻，衰变掉的核子数为,这dN个核子的总寿命：,三、放射性强度,1.放射性强度（放射性活度）:描述放射性强弱的物理量,等于单位时间内衰变的核子数目。,或:,2.国际单位：贝可:,居里：,例题,镭的半衰期是1600年，求1g纯镭的放射性活度。,例题,解：,一铀 放射性样品，质量为5.76g，实测得放射性活度为0.52Ci， 半衰期为4.47109年，求该样品中铀 的百分含量。,四、放射平衡,1.放射系：放射性核素衰变后，生成的新核素仍然不稳定，又会立刻开始衰变，发射自己的射线而变为另一种新核素。该现象可延续好几“代”，形成一个放射性核素“家族”。,2.放射平衡：子核在单位时间内因母体衰变得到的核子数目等于自身衰变掉的核子数目，从而保持自身核子数目不变。,3.应用：同位素发生器； 利用长寿命核素获得短寿命核素。,A B C ,
