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高中物理 第3章 原子核与放射性 第1讲 原子核结构课件 鲁科版选修35

高中物理 第3章 原子核与放射性 第1讲 原子核结构课件 鲁科版选修35

例1 1919年卢瑟福通过如图2所示的实验装置，第一次完 成了原子核的人工转变，并由此发现了质子.图中A为放射源 发出的________粒子，B为________气.写出该实验的核反应 方程：_____________________________________________.
图2
解析 题图为 α 粒子轰击氮原子核生成质子的实验装置， 放射源 A 发出的是 α 粒子，B 为氮气，其核反应方程为： 42He＋147N→187O＋11H. 答案 α 氮 42He＋147N→178O＋11H
质子
梳理·识记·点拨 原子核
2.中子的发现
中子
Hale Waihona Puke 中子原子核二、原子核的组成
1.组成：原子核由 质子 和 中子 组成，它们统称为 核子 .
2.原子核的符号：
A Z
X，其中X为
元素符，号A表示原子核的
，
质量数 Z表示
.核电荷数
3.基本关系：核电荷数＝质子数＝ 原子序数 ；质量数＝质子数＋
中子数＝ 核子数 .
3.同位素：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决 定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相 同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它 们的物理性质不同.把具有相同质子数、不同中子数的原子核互 称为同位素. 4.核反应、核反应方程 (1)核反应：在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新 原子核的过程. (2)核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子.
例2 如图4所示为查德威克研究原子核内部结构的实验示意 图，由天然放射性元素钋(Po)放出α射线轰击铍时会产生粒子 流a，用粒子流a轰击石蜡后会打出粒子流b，下列说法正确 的是( )

原子核与放射性ppt课件

原子核与放射性ppt课件
Zmp Nmn c2 mNc2 E 结合能
结合能：E Zmp Nmn mN c2 mc 2
质量亏损： m Zmp Nmn mN
质量亏损是单独的核子结合成核后其总的静质量的 减少。
11
质量亏损： m Zmp Nmn mN ZmH Nmn ma
﹡核力与电荷无关。质子和质子，质子和中子，中子 和中子间的作用力是一样的。
﹡在核的线度内，核力比库仑力大得多。
10
⑵原子核的结合能
由于核力将核子聚集在一起，所以要把一个核 分解成单个的中子和质子时必须克服核力做功，为 此所需的能量叫做核的结合能。它也是单个核子结 合成一个核时所能释放的能量。
核子结合成一个核时，根据能量守恒：
如果将核看成球形，则核的半径R和 A1/3 成正比，即
R R0 A1/3 R0 1.2fm 1.21015m
56Fe 核的半径为4.6fm，238U核的半径为7.4fm。
原子核的密度：

M V

M
4 R3
3
Au 3u
4 3
R03
A
4R03
各种核的密度都是一样的。
同位素在元素周期表中处于同一位置。
如：氢原子的三种同位素：
1 1
H
2 1
H
氘
3 1H氚Fra bibliotek碳的同位素有：68C,69C,, 162C,163C,, 260C 等
7
天然存在的各元素中各同位素的多少是不一样的，各 种同位素所占比例叫作各该同位素的天然丰度。
如：在碳的同位素中，12C 的天然丰度为98.9﹪，13C的 为1.1﹪，而14C 的只有 1.31010% .

原子核与放射性、核能PPT课件 鲁教版

原子核与放射性、核能PPT课件 鲁教版

4. 本质： α 衰变：原子核内少两个质子和两个中子 β 衰变：原子核内的一个中子变成质子， 同时放出一个电子。 说明：
元素的放射性与元素存在的状态无关，
放射性表明原子核是有内部结构的。
5．注意： 一种元素只能发生一种衰变，但在一 块放射性物质中可以同时放出α、β和γ 三种射线。
二、半衰期(T)
《第3章原子核与放射性 和第4章核能》 复习
一、天然放射现象
1896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 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放射性．具有发射性的 元素称为放射性元素．元素这种自发的放出 射线的现象叫做天然放射现象．
三种射线
3. 核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产 生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。
4. 核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状
态，核力与核子电荷无关。 要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的 组成物——夸克的相互作用。
除核力外原子核内还存在 弱相互作用（弱力）
弱力是引起中子－质子转变的原因。
1.意义： 表示放射性元素衰变快慢的物理量
2. 定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需 的时间
不同的放射性元素其半衰期不同．
3.公式：
经过n个半衰期(T)其剩余的质量为：
质量与原子个数相对应，故经过n个半衰期后剩余 的粒子数为：
注意： (1)半衰期的长短是由原子核内部本身的因素 决定的，与原子所处的物理、化学状态无关 (2) 半衰期是一个统计规律，只对大量的原 子核才适用，对少数原子核是不适用的．
β射线
• 与 α 射线偏转方向相反的那束射线带 负电荷，我们把它叫做β射线.研究发现β射 线由带负电的粒子（ β 粒子）组成 . 进一步 研究表明β粒子就是电子。 • β射线的穿透本领较强，很容易穿透 黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板。

《原子核和放射性》课件

《原子核和放射性》课件

放射性治疗
利用放射性核素释放的 射线对肿瘤进行照射， 杀死癌细胞或抑制其生 长。
放射性药物
利用放射性核素标记的 药物，如碘-131治疗甲 状腺疾病，以及正电子 发射断层扫描（PET） 药物用于诊断肿瘤等疾 病。
工农业应用
放射性测井
01
利用放射性核素标记的示踪剂检测石油和天然气储层，提高油
气勘探的效率和准确性。
核物理实验
利用放射性核素产生的射线进行核反应研究，探索原子核的结构 和性质，推动核物理学的发展。
地质年代学
利用放射性核素的衰变规律测定岩石和矿物的年龄，研究地球的 形成和演化历史。
05
CATALOGUE
放射性的防护与安全
放射性防护的原则与措施
放射性防护原则
采取一切合理措施，保护工作人员和 公众免受放射性危害，并尽可能减少 放射性照射。
放射性
某些不稳定原子核会自发地释放出射 线，这种现象称为放射性。
半衰期
放射性同位素的应用
在医学、工业、科研等领域有广泛应 用，如放射性治疗、工业探伤、放射 性示踪等。
放射性衰变过程中，一半原子核发生 衰变所需要的时间。
02
CATALOGUE
放射性及其来源
放射性的定义
放射性
是指物质能够自发地放出 射线，并从原子核内部释 放出能量。
遵循国家和地方政府的放射性安全标准和 法规，确保放射性设施建设和运行符合相 关要求。
按照国家规定申请和办理放射性工作许可 证，确保合法合规开展放射性工作。
监测与记录
应急预案
定期对工作场所和设备进行放射性监测， 并做好监测数据的记录和分析，及时发现 和解决潜在问题。
制定和实施放射性事故应急预案，确保在 发生事故时能够迅速、有效地应对，减轻 事故后果。

第二章原子核的放射性68页PPT

第二章原子核的放射性68页PPT

原子核自发地发射各种射线的现象，称 为放射性。
能自发地发射各种射线的核素称为放射 性核素，也称为不稳定核素。
放射性现象是由原子核的变化引起的， 与核外电子状态的改变关系很小。
放射性现象与原子核的衰变密切相关。 原子核的衰变：在没有外界影响的情况 下，原子核自发地发射粒子并发生改变的 现象。
• 原子核衰变的主要方式
平均寿命 ＝ 总寿命 / 总核数
N (0)
在 t~t+dt 时间内衰变的原子核数为：
dN tN tdt
这些核的寿命均为 t，它们的总寿命为：
tNtdt
而 t 可能的取值为 ：0～
所以，所有核的总寿命为：
tN (t)d tN (0)ettdtN (0)
0
0
因此，平均寿命：
N(0)/
N(0)
1
T1 2
例如：
2814 P4 o ,1.6 41 04s 2812 P0 b , 2a1 2813 B 0 i ,5 .0 d1 2814 P0 o ,1 3 .4d 8 2802 P6(b 稳)定
下面分析一下，递次衰变规律。
1、两次连续衰变规律 A B C（稳定）
的数目每4天减少一半。
222Rn的衰变曲线
由统计性，以放射源总体考虑衰减规律：
设：t 时刻放射性原子核的数目为N(t)， t～ t+dt 内发生的核衰变数目-dN(t)，
它应该正比于N(t) 和时间间隔dt ，
于是有： dN tN tdt
求解
N tN 0et
lN n t t lN n 0
2、放射性核素的特征量
常用单位居里(Ci)：1Ci 3.71010次核衰 /秒变
较小的单位还有毫居(mCi)和微居(Ci)

原子核和放射性.pptx

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D dE dm
1Gy 1J.kg -1
吸收剂量率：单位时间内的吸收剂量
感谢你的欣赏
三：剂量当量 表示各种射线或粒子被吸收后引起生物效应的程度， 或对生命组织的危害 乘上适当修正系数的吸收剂量
H DQ
1Sv 1J.kg-1
感谢你的欣赏
四、防护措施：
(1) 室内应有良好的通风条件； (2) 放射源与工作人员之间应保持最大距离；尽量减少受照射
感谢你的欣赏
2、 原子核是个带电系统
原子核是一个带正电荷的旋转系统
自旋 具有动量矩和磁矩
3、原子核的能级是分立的。原子核可以处在不同的 能量状态上，即能级上，在外界作用下可以发生核能 级的跃迁。
在磁场的作用下，原来的一个 能级分裂成几个子能级。
感谢你的欣赏
四、质量亏损和结合能
原子核
A Z
X
质量为mX，包含Z个质子和(A-Z)个
感谢你的欣赏
二、半衰期和平均寿命 1、半衰期 T：放射性核数衰减为原有数量的一半所
需的时间 单位：s；min；h；d；a
感谢你的欣赏
例题：131I 用于治疗甲状腺疾病。T=8.1d。服用 8.1d、 16.2d、60d后，现有核占原有核的百分之几？
t
N N0


1 2

8.1
8.1
N N0
感谢你的欣赏
核素
稳定性核素 放射性核素
天然 (Z > 81)
人工
反应堆、加速器
遵守 电荷、质量、能量、动量和核子数守恒定律。
衰变能：依据质能关系式，核衰变前后的质量 差值，将转变为核衰变过程中所释放的能量。 转变为衰变生成的所有粒子的动能。
感谢你的欣赏

《原子核与放射》课件

药物标记
放射性标记的化合物可用于研究药物 在体内的分布、吸收和代谢。这有助 于药物设计和优化。
药效评估
通过标记药物并观察其在体内的分布 和代谢，可以评估新药的药效和安全 性。
04 放射性对环境的影响
放射性对生物的影响
生物体内辐射损伤
放射性物质可引起生物体内DNA损伤、染色体畸变等，导致细胞死亡或基因突 变。
保其处于良好状态。
废弃物处理
对废弃的放射性物质进 行妥善处理，避免对环
境和人员造成危害。
放射性事故的应急处理
应急预案
制定详细的放射性事故应急预案，明确应急 组织、救援措施和救援流程。
紧急处置
在发生放射性事故时，立即启动应急预案， 采取紧急处置措施，控制事故扩大。
人员疏散
及时疏散事故现场及周边的人员，避免造成 伤害。
生物种群与群落影响
放射性可影响生物种群的繁殖和生存，进而影响整个生态系统的结构和功能。
放射性对土壤的影响
土壤质量下降
放射性物质在土壤中的积累可能导致土壤质量下降，影响土壤微生物和植物的生 长。
土壤污染与扩散
放射性物质可能污染土壤，并随雨水冲刷等途径扩散至周边环境。
放射性对水体的影响
水体辐射污染
放射性物质可溶于水，导致水体辐射污染，影响水生生物的生存和人类用水安全。
放射性衰变：是指放射性核素自发地 转变成另一种核素的过程，同时释放 出射线。
衰变过程中释放的能量以射线形式释 放出去，包括α射线、β射线和γ射线 等。
衰变过程中，原子核的质子数和中子 数发生变化，从而转变为另一种核素 。
放射性衰变的类型
α衰变
放射性核素自发地转变成另一 种核素，同时释放出一个氦原
子核（α粒子）。

第十七章原子核与放射性专选课件


二、 衰 变
三种形式：－衰变 ＋衰变 轨道电子俘获
1.－衰变
（1）定义 某些原子核，由于中子数过多，放出一个－ 粒子和一个反中微子而变成另一种原
子核的过程称为－衰变。
Z A X Z A 1 Y 1 0 e ~ Q
β－
（2）条件
(a)中子数过多
np+e-
(b) － 粒子 －1e（负电子)
元素、核素和同位素的关系
某种元素
C C 14
12
6
6
核素1 核素2 ……
H H H 1
2
3
1
1
1
互为同位素
元素：具有相同质子数的一类原子的总称。
核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子。
同位素：同de): Z和A都相同的原子核称为某种核素。 核子组分不同（Ｚ不同，Ｎ也不同）的各种原子核的统称
质量数相同，质子数不同的一类核素
1490K 2400Ca
3.原子核的大小
通过α粒子散射实验，证明原子核的形状近似球形，其半径小于10－15m,通过精确测定，原 子核的半径同质量数的关系为：
1
R R0 A3
其中R 是一个常数，为1.2×10-15m 0
原子核的体积为：
V4R3
3
43R03A
原子核的密度为：
现在某些方面至今还未认识清楚，从目前的理论和实事，可以说明核力具有以下性质：
（1）核力是短程力 核力的作用范围只有10-15m的数量级。
（2）核力是强相互作用 （3）核力具有饱和性
一个核子所能相互作用的其他核子的最大数目是有限制的。 （4）核力与电荷无关
因为核力既能把带电的质子束缚在原子核中，也能把不带电的中子束缚在原子核中，促成质 子和中子成双成对地结合。 （5）核力极短程内存在斥心力

原子核和放射性ppt课件

E/A
的大小可以作为核稳定性的量度.
比结合能曲线
.
10
获得原子能的途径：重核裂变、轻核聚变. 原子弹和氢弹就是分别利用重核裂变和轻核聚变 原理研制出来的核武器.
右图分别为中国第一颗 原子弹(1964年)和第一 颗氢弹(1967年)爆炸时 产生的蘑菇云.下图为 美国投到广岛的原子弹 “Little Boy”.
半整数
偶偶核
零
奇奇核
整数
原 子 核 不 仅 具 有 自 旋 , 也 具 有 核 磁 矩 (nuclear magnetic moment).
.
14
核磁矩一方面来自核子的自旋磁矩,另一方面来 自各核子的轨道磁矩.但核磁矩并不是各核子磁 矩的简单相加.
核磁矩矢量与核μI角动g 量2me矢p 量PI 成正比
.
3
贝克勒尔(H. Becquerel, 1852– 1908)法国物理学家.1903年因 发现自发放射性获诺贝尔物理 学奖.
查德威克(J. Chadwick, 1891– 1974) 英 国 物 理 学 家 .1935 年 因发现中子获诺贝尔物理学 奖.
.
4
➢ 居 里 夫 妇 (P. Curie,1859– 1906,右,法国物理学家； M. Curie,1867–1934, 左 , 法 籍 波 兰物理学家) 1903年因对贝克 勒尔发现的辐射现象作出了卓
一类具有确定质子数和核子数的中性原子称为
核素(nuclide),用
A Z
X
表示.其中X为元素符号,Z和
A分别表示原子序数和原子质量数.
.
7
质子数相同的不同核素称为同位素(isotope)；具 有相同中子数,不同质子数的异类核素称为同中 子异位素(isotone)；质量数相同,质子数不同的 一类核素称为同量异位素(isobar)；质量数和质 子数相同而处于不同能量状态的一类核素称为 同核异能素(isomer).同位素在自然界中的含量百 分比称为同位素丰度(isotope abundance).

《原子核与放射性》课件

1 种类和特征
放射性分为阿尔法衰变、贝塔衰变和伽马射线。放射性物质具有不稳定的原子核，通过 放射射线来稳定核的结构。
2 危害和应用
放射性射线对人体有辐射危害，但也广泛应用于医学、工业和能源等领域。
放射性衰变
1
概念和类型
放射性衰变是指不稳定原子核自发转变成
衰变定律和半衰期
2
稳定核的过程，有α衰变、β衰变和γ衰变。
《原子核与放射性》PPT课件
原子核与放射性 概述 - 什么是原子核？ - 什么是放射性？ - 原子核与放射性的关系
原子核的结构和性质
组成
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子电荷中性。
结构特点
原子核是原子的中心部分，呈球形，尺寸微小。
性质
原子核具有稳定性和不稳定性，可发生核反应、放射衰变。
放射性
危害和防护
电离辐射对生物体具有辐射危 害，防护措施包括屏蔽和保护 设备。
核反应和核能
类型和能量释放
核反应包括裂变和聚变，释放出巨大的能量。
应用
核反应广泛应用于核武器、核电站和核医学等领域。
发展和前景
核能作为一种清洁能源，正朝着更安全、高效的方向Biblioteka 展，为人类提供可持续的能源解决方 案。
总结
1 原子核与放射性的关系 3 电离辐射的危害和防护
2 放射性的种类和特征 4 核反应和核能的应用和发展
衰变定律描述了放射性核的衰变过程，半
衰期是指半数核衰变所需的时间。
3
应用
放射性衰变可用于测定年代、医学诊断和 治疗，以及核能发电等。
电离辐射
种类
电离辐射包括带电粒子辐射和 电磁波辐射，如α粒子、β粒子 和γ射线。
测量和剂量单位
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原子核的组成
原子核=质子+中子 原子核的表示符号：AZXN X为元素符号，A=N+Z 为核子数，N为中子数，Z为 质子数。 简写为：AX Z相同N不同的核素称为同位素； N相同Z不同的核素称为同中子异核素； A 相同Z不同的核素称为同量异位素；Z、N均相同，但所处能级不同的核素称 为同核异能素 Heisenberg认为：中子和质子是核子的两个不同状态。
原子核的组成
原子核的发现 1909年Rutherford的学生H.Geiger和E.Marsden在用a 粒子轰击金箔的实 验中，发现有大约八千分之一的几率被反射。 Rutherford说：“就像一枚15英寸的炮弹打在一张纸上又被反射回来一 样”。 Rutherford认为：正电荷和原子质量集中在原子中心R10-12cm的范围内。
自由核子结合成原子核时释放的能量称为原子核的结合能
任一原子的结合能可表示为：
E
(
Z A
X)
=
[Z
M(
1 1
H)+(A-Z)
M(
1 0
n)-M
(
Z A
X)]
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
c
2
ε 原子核的结合能除以该核的核子数，即为该核的比结合能：
＝ E /A
3P
32P3/2
32P3/2
32P1/2
32P1/2
D1= 589.0 nm
1932：J.Chadwick发现了中子;
1934：F.&I.Joliot-Curie发现人工放射性； 1939：O.Hahn等人发现重核裂变； 1939：N.Bohr等提出液滴模型; 1942：E.Fermi发明热中子链式反应堆； 1945：原子弹试爆成功，并在广岛上空爆炸； 1952：氢弹试爆成功。
原子核的组成
质子的发现 1919年Rutherford用a 粒子轰击14N，发现了质子。 核反应方程：14N+a 18O+ p 布拉凯特通过对a 粒子径迹的照片分析进一步证明，质子是由“复合核” 分裂出来的，质子是原子核的组成部分。 a 粒子轰击氮原子核实验实现了原子核的人工转变。
中子的发现 1920年Rutherford提出：“由一个电子更紧密地与H核结合在一起，组成一个 中性的双子”。 1930年Bothe完成了9Be+a 12C+ n实验，但他认为产生的中性射线是g 射 线。
经验拟合半径 核力作用半径
原子核的大小
R r0 ( A1/3 1.34A1/3 )
r0 1.16fm
原子核的结合能
氢原子的结合能 EH=13.6eV ； 质子与中子结合成氘核时，发生质量亏损：
： Δm=mp+mn-md = 1.007276u＋1.008665u－2.013552u = 0.00239
原子核的大小
原子核电荷分布 a 近似为常数 R = r0A1/3 r0~1.2fm 1 fm = 10-15m
(r)
1
0
exp(
r
c a
)
电 荷 密 度 (相对 值 )
1.50
1.25
a = t /(4ln3)
1.00
0.75
c
0.50
0.25
t
0.00
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
r ( fm )
奇奇Z核的自旋为整数
I
g
e 2m p
PI
核磁矩在Z轴上的投影：
原子核的磁矩
Iz
g
e 2m p
PIz
g
e 2m p
1932年Chadwick利用 9Be+a 12C+ n 实验中所产生的中子轰击14N，测 量到14N的最大反冲动能为1.2MeV。并根据F.&I.Joliot-Curie夫妇轰击石蜡 所测量的反冲质子的最大动能为5.7MeV及动量和能量守恒关系，估算出中性 射线的质量为1.15u，并大胆预言该射线是中子。
D2= 589.6 nm
F=2
3S
32S1/2
F=1
原子核的自旋
1924年，Pauli提出原子核应具有自旋 1932年发现中子以后，实验发现：中子具有自旋 原子核角动量矢量的大小：
在某一方向的投影
P I ( I 1) 原子核基态自旋的规律：偶偶核的自旋为0 I
L m 奇偶核的自旋为半整数
• E.Rutherford，英国物理学家 (1871-1937)，新西兰人，1908年获
得诺贝尔奖。证实了a 射线为He2+， b 射线为电子；从氮核中打出质子；
提出了原子的核式模型；首次实现 人工核反应；培养了10诺贝尔奖获 得者。
J.Chadwick，英国物理学家(18911974)，因发现了中子获得1935年度 诺贝尔奖。中子的发现被认为是原子 核物理的诞生。
原子核与放射性
原子核的基本性质
掌握 熟悉
原子核的组成 原子核的大小 原子核的结合能 原子核的磁矩自旋 原子核的作用力
历史回顾重要人物
H.Becquerel, 法国物理学家（18521908），1903年获得诺贝尔奖。发现 了铀(U)放射现象（β射线），这是人 类历史上第一次在实验室里观察到原 子核现象。
历史回顾重要人物
E.Fermi，意大利物理学家(1901-1954)， 1938年获得诺贝尔奖。发明了热中子链 式反应堆。
1896：H.Becquerel发现了铀(U)放射现象;
1897：P.&M.Curie发现钋(Po)和镭(Ra); 1899：卢瑟福发现a , b 射线； 1900：维拉德发现g 射线; 1903：卢瑟福证实a 射线为He2+， b 射线为电子； 1911：卢瑟福提出原子的核式模型； 1919：卢瑟福首次实现人工核反应，发现了质子。
u
规定自然界中碳同位素碳－12原子质量的1/12作为原子质 量单位，该质量完全转化为能量为931.5MeV。
1u
1 12
m(
162C)
1.660539
1027
kg
931.5MeV c2
根据爱因斯坦质能方程：结合成氘时，放出能量ΔE＝Δmc2＝ 0.00239 u×c2 ＝
0.00239 931.5MeV c2 =2.225 MeV c2
1958：我国建成第一座重水型原子反应堆;
1964：我国第一颗原子弹试爆成功； 1967：我国第一颗氢弹试爆成功； 1969：我国首次成功地下核实验； 1984：我国受控热核聚变实验装置顺利启动； 1988：北京正负电子对撞机首次对撞成功； 1991：秦山核电站发电成功;
原子弹
中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图