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1、第十二章：光学 原子物理和宇宙 第五单元 天然放射现象原子核的人工转变第一部分：学 案 班级 姓名一、原子核的衰变1. 1896年法国物理学家贝克勒耳发现天然放射性元素，天然放射现象的发现，使人们认识 到原子核也有复杂结构。2. 原子核的衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。衰变规律：遵守质量数守恒和电荷数守恒。3. a衰变：(1) 当一个原子核放出a粒子时，它的原子序数Z减小2,质量数减小4,该原子核变成另一 种原子核，这就是a衰变。(2) 规律：m X T m-Y + He oZZ-224. 0衰变：(1) 粒子就是电子。当一个原子核发出一个0粒子后，原子核的原
2、子序数增加1，而质量数不 变，这就是0衰变。(2) 规律：M x T mY + 0。ZZ+1-1(3) P衰变的实质：某元素的原子核内的一个中子变成质子发射出一个电子。5. r射线：总是伴随a衰变或0衰变产生的，r射线不改变原子核的电荷数和质量数。6. 放射性元素衰变时放出的射线共有三种：a射线、0射线和r射线。其射线的本质和性质如下表：种类本质电离本领穿透本领a射线氮核流4He2最强最弱(空气中几厘米或一张薄纸)0射线电子流0。-1较弱很强(几毫米的铝板)r射线高频电磁波最弱最强(几厘米的铅板)7. 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。它表示放射性元素衰变的快慢。(2
3、) 决定因素：由原子核内部的因素决定，与原子所处的物理状态(如压强、湿度等)或化学 状态(如单质或化合物)无关。(3) 放射性元素经个半衰期未发生衰变的原子核数N和原有原子核数间关系为：N N (),对应的质量关系为：N N ()o o 2o 2二、原子核人工转变1. 原子核人工转变：原子核在其他粒子作用下变成另一种原子核的变化。2. 卢瑟福发现质子心 W(1) 如图12 -8所示，实验装置：容器C里有放射性物质* a F $伊A, 从A射出的a粒子射到一片铝箔F上，适当选取铝箔的厚 其二4度，使a粒子恰好被它完全吸收，而不能透过。在F的后面放图12-8一荧光屏S,用显微镜M来观察荧光屏上是否
4、出现闪光，通过阀门T可往容器C里通入气体。(2) 卢瑟福发现质子：14N+ 4HeTi7O+iH。7281(3) 卢瑟福预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，并把它叫做中子。3. 查德威克发现中子Po . 锻一.石蜡、:/ L二二一 一 -来一 Z二a粒子A 一土 B图 12-9(1)查德威克发现与质子质量差不多、不带电的粒子，所以叫做中子。(2)查德威克发现中子：9Be+12C+ m o42604. 原子核的组成及其性质(1) 原子核的组成：质子和中子(统称核子)。(2) 原子核的性质及表示符号 原子核的电荷：电荷数(Z)=质子数=原子序数； 原子核的质量：质量数(A)=核子
5、数=质子数十中子数； 原子核常用符号肱X表示。X是元素符号,Z为原子核的质子数,M为原子核的质量数。Z5. 放射性同位素(1) 同位素：具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素，而其化学性质相同，在 元素周期表中处于同一位置，因而互成同位素。(2) 放射性同位素：具有放射性的同位素。(3) 发现放射。27A/+30尸+以，30尸T 30&+ 0。(发现正电子)1321501514+1(4) 放射性同位素的应用 利用其射线：a射线电离性强，用于使空气电离，消除有害静电。，射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基第十二章：光学 原子
6、物理和宇宙 第五单元 天然放射现象原子核的人工转变 因工程。 作为示踪原子：用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分 子结构及其功能。 进行考古研究：利用放射性同位素碳14,判定出土木质文物的产生年代。三、重核裂变、链式反应1. 裂变：重核受到其他粒子轰击时分裂成两块或者两块以上中等质量的核的过程。235+136Xe+ 90分+ 10以。裂变的应用：原子弹、原子反应堆。920543802. 链式反应：重核裂变时放出的中子引起其他重核的裂变，可以使裂变不断进行下去。链式反应的条件：中子再生率大于1,矿物质体积大于临界体积。E 12 -10四、轻核聚变1. 轻核聚变是轻核结合
7、成质量较大的核的反应过程。如：2H+3HT 4版+ 1。11202. 发生聚变反应的条件是：超高温（几百万度以上）一一热核反应。3. 聚变的应用：氢弹、可控热核反应。五、核能1. 核力：为核子间作用力。其特点为短程强引力：作用范围为2.0X 10-15 m,只在相邻的核子 间发生作用。（短程力）2. 核能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核 的结合能，亦称核能。3. 爱因斯坦质能方程：E=mc2。六、核反应堆、核电站1.核反应堆主要组成部分是：（1）核燃料。用浓缩铀（能吸收慢中子的铀235占3%4%）；（2）减速剂。用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速，以便
8、被铀235吸收）；（3）控制棒。用镉做成（镉吸收中子的能力很强）；（4）冷却剂。用水或液态钠（把反应堆内的热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全）；（5）水泥防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。2. 核电站：利用反应堆中的核燃料裂变放出的核能转变为电能的发电厂。一般由核岛、常规岛及配套设施组成。【典型例题分析】一、衰变规律应用【例1】天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图12-11所示，由此可推知（）A. 来自原子核外的电子B. 的电离作用最强，是一种电磁波C. 的电离作用较强，是一种电磁波D. 的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子【例2】2011年3月11日，日本
9、发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污 染物中含有1311和137CS两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下 列四个式子中，有两个能分别反映131 I和137CS衰变过程，它们分别是和（填入正确选项前的字母）。Il和137CS原子核中的中子数分别 和 oA. X i37gi+ m b. X i3iXe+ oe C. X iBa + oe D. X Ti3iXe+iH 1560254-1356-14541二、半衰期应用【例3】某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为（）A. 11.4 天 B. 7.6 天 C. 5.7 天 D. 3.8 天【例4】碘131核不稳定，会发生0衰变，其半衰变期为8天。碘131核的衰变方程：131/T （衰变后的元素用X表示）； 53（2）经过天有75%的碘131核发生了衰变。
