高二物理放射性元素的衰变.ppt

高二物理放射性元素的衰变现在学习的是第1页，共47页放射性衰变基本规律核衰变核衰变D原子核是一个量子体系，核衰变是一个量子跃迁过程。D对一个特定的放射性核素，其衰变的精确时间是无法预测的；D但对足够多的放射性核素的集合，其衰变规律是确定的，并服从量子力学的统计规律。现在学习的是第2页，共47页放射性衰变基本规律指数衰变律指数衰变律 l衰变常数：一个原子核在单位时间内发生衰变的几率衰变常数与外界条件（温度、压力、磁场等）几乎无关现在学习的是第3页，共47页放射性衰变基本规律半衰期半衰期60Co的半衰期为5.27a;238U的半衰期为4.5109a现在学习的是第4页，共47页放射性衰变基本规律平均寿命平均寿命平均寿命表示：经过时间以后，剩下的核素数目为初始核素数目的37%高速粒子：现在学习的是第5页，共47页放射性衰变基本规律放射性强度：放射性强度：单位时间内物质发生衰变的原子核数放射性强度单位：1居里（Ci）=3.71010次核衰变/秒 1毫居=0.001居里，1微居=0.001毫居 1贝克勒（Bq）=1次核衰变/秒1g226Ra的放射性强度近似为1居里现在学习的是第6页，共47页放射性衰变基本规律射线的物质效应：射线的物质效应：射线对物质的效应不仅取决于放射性物质本身的强弱，还取决于所释放的射线的特性及接受射线的材料的性质。物质效应物质效应单位单位：1伦琴（R）=使1kg空气中产生2.5810-4库仑电量的辐射量 1拉德（rad）=1g受辐照物质吸收100erg的辐射能量 1戈瑞（Gr）=1kg受辐照物质吸收1J的辐射能量 比放射性：A=A/m(单位质量的放射性强度）现在学习的是第7页，共47页放射性衰变基本规律半衰期测量半衰期测量斜率法：中等寿命的放射性元素直接法：长寿命的放射性元素平衡关系测量法：短寿命的放射性元素现在学习的是第8页，共47页放射性衰变基本规律级联衰变规律级联衰变规律放射系A=4nA=4n+2钍系钍系铀系铀系现在学习的是第9页，共47页放射性衰变基本规律锕系锕系镎系镎系A=4n+3A=4n+1现在学习的是第10页，共47页放射性衰变基本规律级联衰变公式级联衰变公式对于简单的级联衰变：ABC现在学习的是第11页，共47页放射性衰变基本规律现在学习的是第12页，共47页放射性衰变基本规律现在学习的是第13页，共47页放射性衰变基本规律放射性平衡放射性平衡久期平衡：ATB寿命测量寿命测量短寿命核素的保存：母体短寿命核素的保存：母体+子体子体现在学习的是第14页，共47页放射性衰变基本规律D暂时平衡（准平衡）：ATB现在学习的是第15页，共47页放射性衰变基本规律同位素生产同位素生产同位素生产量：放射性强度：现在学习的是第16页，共47页 衰变 衰变的能量条件衰变的能量条件D 衰变方程：D能量守恒方程：D 衰变能：D能量条件：现在学习的是第17页，共47页 衰变D动量守恒条件：现在学习的是第18页，共47页 衰变 衰变的经验定律衰变的经验定律DGeiger-Buttall 关系：D改进的经验定律：现在学习的是第19页，共47页 衰变 衰变的基本理论衰变的基本理论D遂穿几率：D改进的经验定律现在学习的是第20页，共47页 衰变D在EMX-MYWL/c2时，K俘获不能发生，而发生L 俘获；D2mec2 Wi，+衰变的原子核，总可以发生电子俘获；但发生电子俘获的原子核不一定发生+；D轨道电子俘获将伴随X射线或Auger电子产生；DK壳层靠近原子核，所以K俘获几率最大；K俘获与Z3成正比，Z越大，K俘获越容易发生。轻核K俘获几率很小，中等核EC俘获和+衰变同时存在，重核EC俘获占优势现在学习的是第30页，共47页 衰变64Cu(T=12.7h)-0.573(40%)+0.66(19%)EC1.68(40.4%)EC0.34(0.6%)1.3464Zn64Ni 2mec2现在学习的是第31页，共47页 衰变中微子假说中微子假说-衰变的能量谱是连续的，而原子核是量子体系；测不准关系不允许核内有电子，-衰变过程中的电子是如何产生的？-衰变过程中的能量守恒关系是如何满足的？NE mE 现在学习的是第32页，共47页 衰变1930年Pauli指出：“只有假定在-衰变过程中，伴随每一个电子有一个轻的中性粒子（中微子）一起被发射出来，使中微子和电子的能量和为常数，才能解释连续 谱。”例如：现在学习的是第33页，共47页 衰变D能量守恒：中微子和电子的能量和为常数D电荷守恒：中微子的电荷为0D角动量守恒：中微子的自旋为1/2D伴随电子产生的中微子：veD子衰变产生的中微子：v D重轻子子衰变产生的中微子：v D中微子的质量：mv0.1s)的激发态核素（AmX）同质异能素发生的 跃迁（或内转换）称为同质异能跃迁(IT)同质异能素可以直接发生同质异能素可以直接发生 衰变和衰变和 衰变。衰变。113Sn(T=118d)EC(1.8%)EC(98.2%)0.253MeV 0.393MeV (65%)IC(35%)113mIn(T=104min)113In现在学习的是第45页，共47页穆斯堡尔效应共振吸收：共振吸收：当用钠的D线激发处于基态的钠原子时，由于D线的能量与钠基态原子跃迁所需要的能量几乎相等几乎相等，所以将导致共振吸收。能级宽度 =10-8eVD因光子发射所导致的光子谱线位移 E=10-11eV(动量守动量守恒和能量守恒要求原子反向恒和能量守恒要求原子反向运动的反冲能运动的反冲能）10-8eV10-11eVhvER现在学习的是第46页，共47页穆斯堡尔效应核反冲对核反冲对 共振吸收的影共振吸收的影响响能量守恒：动量守恒：能级宽度：57Fe:ER=210-3eV,=4.710-9eV10-9eV10-3eV现在学习的是第47页，共47页