1、原子核与放射性,第一页，共二十四页。,第一节 原子核的根本性质,一.组成,1.原子核:,质子:带一个单位的正电荷,中子:中性粒子,m=1.007277 原子质量单位,m=1.008665 原子质量单位,核子在一定条件下可以相互转化,元素符号,质量数,质子数,中子数=A-Z,2.以组成分类：,a.同位素：质子数相同，中子数不同,一个原子质量单位 u=1.6605510-27 Kg,第二页，共二十四页。,b.同质异能素：质子数相同，中子数相同，能量不同,c.同量异位素：核子数相同，质子数不同,稳定性核素,3.以性质分类：,放射性核素,二.性质,1.体积:,2.密度:,第三页，共二十四页。,三.稳定
2、性,1.质量亏损,铍,原子核质量：9.0121858 u,中子质量：1.008665 u,质子质量：1.007277 u,原子核质量 中子数质量和质子数质量和,核子组成核：能量减少,质量亏损m=核子质量和核质量,第四页，共二十四页。,2.结合能,核子结合为核，放出的能量,质能关系：E=mc2,例：质量为一个原子质量单位：1u的能量：,1uc2=1.6605510-27(2.99792108)2,=931.5 MeV,3.平均结合能,每一个核子在核中的平均结合能：,大,原子核分解为核子所需能量大,原子核稳定,轻核:A小，质子数与中子数相等稳定,较重核:A较大，中子数/质子数3/2 稳定,重核：A
3、209 不稳定,第五页，共二十四页。,第六页，共二十四页。,第二节 核衰变的类型,核衰变：放射性核素自发地以各种形式转化为另一核,严格遵守:,质量守恒定律能量守恒定律动量守恒定律电荷数守恒定律核子数守恒定律,衰变前后的质量差,衰变时的能量(衰变能),一.衰变和内转换,原子核激发状态,跃迁内转换,稳定,第七页，共二十四页。,跃迁：核子在核内处于运动状态，不同运动状态 对应不同能量,核的能量状态分成一系列等级:核能级,激发态,基态,衰变,波长 0.01nm,特点：,射线谱不连续能级不连续,A，Z不变，,光子,贯穿本领强,第八页，共二十四页。,内转换：将能量直接传给核外内层电子,将内层电子打出,(自
4、由电子),二.衰变,放射性核素,A较小的核,42He,衰变,一个 42He：粒子,许多 42He：射线,天然放射性核素:衰变,使A减少,同种核放出的粒子速度相同,不同核放出的粒子速度不相同,第九页，共二十四页。,特点：,第十页，共二十四页。,三.衰变,某些原子核不稳定：质子数过多或中子数过多,1.-衰变,第十一页，共二十四页。,a.能谱连续:,衰变能由粒子与反中微子共有,能量分配不固定,b.假设子核处于激发态，伴有衰变,贯穿本领很强,2.+衰变,a.能谱连续:同-衰变,b.假设子核处于激发态，伴有衰变,特点：,特点：,第十二页，共二十四页。,四.电子俘获,质子数过多：自由质子并不能放出电子,总
5、结：射线能谱不连续，射线能谱连续,1933年泡利提出中微子假设,衰变:子母核是同质异能素,衰变：子母核是同量异位素,电子俘获：子母核是同量异位素,特点：,第十三页，共二十四页。,第三节 核衰变的规律,一.衰变规律,大量核 t=0 时:母核数 N0,t=t 时:母核数 N,dt:衰变掉的母核数为 dN,(1):衰变常数，由核素性质决定,与核素化学性质无关，不随外界条件变化,(2)负号表示母核数随时间增长而减少,第十四页，共二十四页。,(3)某一核素进行 n 种衰变:,每种衰变常数：1，2，n，,总衰变常数：=1+2+n,衰变定律,t,0,N,T 2T 3T 4T,N0N0/2N0/4,第十五页，
6、共二十四页。,三.半衰期,二.平均寿命,原子核的寿命：放射性核素衰变前存在的时间,第十六页，共二十四页。,半衰期:T,T 表示放射性核素衰变快慢，不同核素，T 不同,第十七页，共二十四页。,四.放射性活度,dN/dt：单位时间内母核衰变掉的数目,dN/dt 放射掉的N 放射源越强,第十八页，共二十四页。,例,解:,第十九页，共二十四页。,例,解:,查表,第二十页，共二十四页。,例,解:,第二十一页，共二十四页。,第五节 核的裂变和聚变,一.重核裂变 链式反响,1.中子轰击铀核,2.链式反响,重核平均结合能小于中等质量核的平均结合能,重核分裂成中等质量核时释放出能量,第二十二页，共二十四页。,二
7、.轻核聚变,1.聚变,2.热核反响,3.控制,轻核聚变成为较重的核,释放出巨大的能量,百万度,1967年6月17日，我国爆炸第一颗氢弹,3.临界体积,4.控制,重水型反响堆,1964年10月16日，我国爆炸第一颗原子弹,第二十三页，共二十四页。,内容总结,原子核与放射性。a.同位素：质子数相同，中子数不同。b.同质异能素：质子数相同，中子数相同，能量不同。c.同量异位素：核子数相同，质子数不同。质能关系：E=mc2。1uc2=1.6605510-27(2.99792108)2。轻核:A小，质子数与中子数相等稳定。跃迁：核子在核内处于运动状态，不同运动状态。波长 0.01nm。射线谱不连续能级不连续。A，Z不变，。1，2，,第二十四页，共二十四页。,
