放射性及其衰变规律课件.ppt
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1、放射性及其衰变规律第1页,此课件共26页哦第二章放射性及其衰变规律教学内容 1 1、核衰变及放射性核素、核衰变及放射性核素 2 2、放射性衰变与积累规律、放射性衰变与积累规律 3 3、放射性测量单位与标准源、放射性测量单位与标准源第2页,此课件共26页哦核衰变与放射性核素核衰变与放射性核素一、原子结构及原子核衰变一、原子结构及原子核衰变一、原子结构及原子核衰变一、原子结构及原子核衰变 自然界由各种各自然界由各种各自然界由各种各自然界由各种各样样的物的物的物的物质组质组成,每种物成,每种物成,每种物成,每种物质质的元素都由化的元素都由化的元素都由化的元素都由化学性学性学性学性质质完全相同的原子完
2、全相同的原子完全相同的原子完全相同的原子组组成。每种元素的原子由原子核及成。每种元素的原子由原子核及成。每种元素的原子由原子核及成。每种元素的原子由原子核及核外的核外的核外的核外的电电子子子子组组成。原子核由成。原子核由成。原子核由成。原子核由质质子和中子子和中子子和中子子和中子组组成,中子不成,中子不成,中子不成,中子不带电带电,质质子子子子带带正正正正电电,质质子所子所子所子所带带的正的正的正的正电电荷量与核外荷量与核外荷量与核外荷量与核外电电子所子所子所子所带负电带负电荷荷荷荷量相等,量相等,量相等,量相等,电电性相反,整个原子成性相反,整个原子成性相反,整个原子成性相反,整个原子成电电
3、中性。中性。中性。中性。所有所有所有所有这这些物些物些物些物质质都是由存在于自然界的都是由存在于自然界的都是由存在于自然界的都是由存在于自然界的90909090多种元素多种元素多种元素多种元素的原子的原子的原子的原子(核核核核)组组成。例如水由二个成。例如水由二个成。例如水由二个成。例如水由二个氢氢原子和一个氧原子原子和一个氧原子原子和一个氧原子原子和一个氧原子组组成成成成();乙醇由六个;乙醇由六个;乙醇由六个;乙醇由六个氢氢原子,二个碳原子和一个氧原子原子,二个碳原子和一个氧原子原子,二个碳原子和一个氧原子原子,二个碳原子和一个氧原子组组成成成成(C C C CH H H HOH).OH)
4、.OH).OH).第3页,此课件共26页哦核衰变与放射性核素核衰变与放射性核素 原子很小,其直径为原子很小,其直径为原子很小,其直径为原子很小,其直径为10101010cmcmcmcm;原子核的直径只有;原子核的直径只有;原子核的直径只有;原子核的直径只有1010101010101010cmcmcmcm,约为原子线度的约为原子线度的约为原子线度的约为原子线度的1/100001/100001/100001/10000。原子核集中了原原子核集中了原原子核集中了原原子核集中了原子的全部正电荷和子的全部正电荷和子的全部正电荷和子的全部正电荷和99.9599.9599.9599.95以上的质量,原子质量
5、在以上的质量,原子质量在以上的质量,原子质量在以上的质量,原子质量在1010101010101010g g g g的范围内。的范围内。的范围内。的范围内。例如,自然界最例如,自然界最例如,自然界最例如,自然界最轻轻的的的的氢氢元素的原子元素的原子元素的原子元素的原子质质量只有量只有量只有量只有1.6736101.6736101.6736101.673610-24-24-24-24g g g g,最重的最重的最重的最重的铀铀原子的原子的原子的原子的质质量也只有量也只有量也只有量也只有3.9510103.9510103.9510103.951010-22222222g g g g 质质子子子子质质
6、量量量量m m m m=1.67252x10=1.67252x10=1.67252x10=1.67252x10-24-24-24-24g g g g 电电子子子子质质量量量量m m m m=9.1091x10 9.1091x10 9.1091x10 9.1091x10-28-28-28-28g g g g 所以所以所以所以质质子的子的子的子的质质量量量量为电为电子子子子质质量的量的量的量的1836183618361836。第4页,此课件共26页哦原子与原子核原子与原子核一个原子核由个质子一个原子核由个质子一个原子核由个质子一个原子核由个质子(原子序数原子序数原子序数原子序数)和和和和N N N
7、 N个中子所组成,个中子所组成,个中子所组成,个中子所组成,则该则该则该则该原子核质量原子核质量原子核质量原子核质量m=Zmm=Zmm=Zmm=Zm+NmNmNmNm,由于由于由于由于m m m m和和和和m m m m都很接都很接都很接都很接近于近于近于近于1 1 1 1,因此,因此,因此,因此,当用当用当用当用u u u u作单位时,原子核质量非常接近作单位时,原子核质量非常接近作单位时,原子核质量非常接近作单位时,原子核质量非常接近于一个整数,于一个整数,于一个整数,于一个整数,我们用我们用我们用我们用A A A A来表示原子核质量最接近的整数,并来表示原子核质量最接近的整数,并来表示原
8、子核质量最接近的整数,并来表示原子核质量最接近的整数,并称为质量数,这样有称为质量数,这样有称为质量数,这样有称为质量数,这样有A=Z+NA=Z+NA=Z+NA=Z+N。铀原子核表示为。铀原子核表示为。铀原子核表示为。铀原子核表示为238238238238U U U U。第5页,此课件共26页哦核衰变及放射性核素具具具具有有有有确确确确定定定定质质质质子子子子数数数数和和和和中中中中子子子子数数数数的的的的一一一一类类类类原原原原子子子子或或或或原原原原子子子子核核核核称称称称为为为为核核核核素素素素。原原原原子子子子序序序序数数数数相相相相同同同同而而而而质质质质量量量量数数数数不不不不相相
9、相相同同同同的的的的核核核核素素素素互互互互为为为为同同同同位位位位素素素素,如如如如氢氢氢氢,氘氘氘氘和和和和氚氚氚氚原原原原子子子子序序序序数数数数都都都都为为为为,但但但但质质质质量量量量数数数数A A A A分分分分别别别别为为为为1 1 1 1,2 2 2 2,3 3 3 3这这这这种种种种具具具具有有有有相相相相同同同同原原原原子子子子序序序序数数数数但但但但质质质质量量量量数数数数不不不不同同同同的的的的核核核核素素素素称称称称为为为为同同同同位位位位素素素素。这这这这三三三三种种种种核核核核素为氢的同位素。素为氢的同位素。素为氢的同位素。素为氢的同位素。原原原原子子子子序序序序
10、数数数数和和和和质质质质量量量量数数数数都都都都相相相相同同同同的的的的原原原原子子子子核核核核,原原原原子子子子核核核核处处处处于于于于不不不不同同同同核能态的一类核素核能态的一类核素核能态的一类核素核能态的一类核素称为同质异能素称为同质异能素称为同质异能素称为同质异能素。世世世世界界界界上上上上已已已已发发发发现现现现109109109109种种种种元元元元素素素素,核核核核素素素素2000200020002000多多多多种种种种(其其其其中中中中稳稳稳稳定定定定性性性性核核核核素素素素300300300300种种种种左左左左右右右右,如如如如31313131,32323232等等等等;其
11、其其其余余余余都都都都是是是是放放放放射射射射性性性性核核核核素素素素,如如如如131131131131,32323232等等等等)。第6页,此课件共26页哦核衰变及放射性核素原原原原子子子子核核核核结结结结合合合合能能能能处处处处于于于于最最最最低低低低能能能能量量量量状状状状态态态态(即即即即基基基基态态态态),是是是是所所所所有有有有稳稳稳稳定定定定原原原原子子子子核核核核的的的的状状状状态态态态。高高高高于于于于基基基基态态态态的的的的能能能能量量量量状状状状态态态态,为为为为不不不不稳稳稳稳定定定定的的的的激激激激发发发发态态态态。自自自自然然然然界界界界中中中中有有有有些些些些天天
12、天天然然然然物物物物质质质质是是是是由由由由不不不不稳稳稳稳定定定定的的的的原原原原子子子子组组组组成成成成的的的的。它它它它们们们们能能能能自自自自发发发发地地地地转转转转变变变变成成成成稳稳稳稳定定定定的的的的原原原原子子子子。在在在在这这这这种种种种转转转转变变变变过过过过程程程程中中中中,常常常常伴伴伴伴随随随随着着着着发发发发射射射射带带带带电电电电粒粒粒粒子子子子和和和和射射射射线线线线,其其其其本本本本身身身身变变变变成成成成另另另另一一一一种种种种核核核核素素素素,该该该该过过过过程程程程称称称称放放放放射射射射性性性性衰衰衰衰变变变变,这这这这种种种种现现现现象象象象称称称称
13、放放放放射射射射性现象,这类元素称放射性核素(同位素)。性现象,这类元素称放射性核素(同位素)。性现象,这类元素称放射性核素(同位素)。性现象,这类元素称放射性核素(同位素)。第7页,此课件共26页哦核衰变及放射性核素核衰变及放射性核素1896189618961896年法国科学家亨利年法国科学家亨利年法国科学家亨利年法国科学家亨利贝可勒尔贝可勒尔贝可勒尔贝可勒尔(HBecquerel)HBecquerel)HBecquerel)HBecquerel)发现发现发现发现了放射性现象。这些不稳定的原子核主要的衰变类型如了放射性现象。这些不稳定的原子核主要的衰变类型如了放射性现象。这些不稳定的原子核主
14、要的衰变类型如了放射性现象。这些不稳定的原子核主要的衰变类型如下:下:下:下:1 1 1 1)衰变:衰变:衰变:衰变:处于激发态的放射性核素(处于激发态的放射性核素(处于激发态的放射性核素(处于激发态的放射性核素(X)X)X)X),自发地放出,自发地放出,自发地放出,自发地放出粒子,而转变成另一种原子核(粒子,而转变成另一种原子核(粒子,而转变成另一种原子核(粒子,而转变成另一种原子核(Y)Y)Y)Y)的过程,称为的过程,称为的过程,称为的过程,称为衰变。衰变。衰变。衰变。例如:例如:例如:例如:原子核经原子核经原子核经原子核经衰变转变成衰变转变成衰变转变成衰变转变成 为为为为第8页,此课件共
15、26页哦核衰变及放射性核素核衰变及放射性核素 2 2 2 2)衰变:衰变:衰变:衰变:处于激发态的放射性核素(处于激发态的放射性核素(处于激发态的放射性核素(处于激发态的放射性核素(X)X)X)X),自发地放出,自发地放出,自发地放出,自发地放出粒子,而转变成另一种原子核(粒子,而转变成另一种原子核(粒子,而转变成另一种原子核(粒子,而转变成另一种原子核(Y)Y)Y)Y)的过程,称为的过程,称为的过程,称为的过程,称为衰变。衰变。衰变。衰变。+衰变衰变衰变衰变:-衰变衰变衰变衰变:3)3)3)3)电子俘获电子俘获电子俘获电子俘获:放射性核素(放射性核素(放射性核素(放射性核素(X)X)X)X)
16、自发地俘获一个轨道电自发地俘获一个轨道电自发地俘获一个轨道电自发地俘获一个轨道电子子子子,使核内一个质子变为中子使核内一个质子变为中子使核内一个质子变为中子使核内一个质子变为中子,生成的新核素质量数与生成的新核素质量数与生成的新核素质量数与生成的新核素质量数与母核相同母核相同母核相同母核相同,原子序数比母核减少一位原子序数比母核减少一位原子序数比母核减少一位原子序数比母核减少一位.第9页,此课件共26页哦核衰变及放射性核素核衰变及放射性核素 4)4)4)4)同质异能同质异能同质异能同质异能跃迁跃迁跃迁跃迁 衰变和衰变和衰变和衰变和衰变产生的新原子核衰变产生的新原子核衰变产生的新原子核衰变产生的
17、新原子核,处处处处于激发态的时间很短于激发态的时间很短于激发态的时间很短于激发态的时间很短,(,(,(,(约约约约10101010-13-13-13-13s s s s),很快跃迁到较低能级或基),很快跃迁到较低能级或基),很快跃迁到较低能级或基),很快跃迁到较低能级或基态,并放出态,并放出态,并放出态,并放出光子。而核的原子序数和质量数都不变。光子。而核的原子序数和质量数都不变。光子。而核的原子序数和质量数都不变。光子。而核的原子序数和质量数都不变。第10页,此课件共26页哦天然放射性核素天然放射性核素可分为两类:天然放射性核素可分为两类:天然放射性核素可分为两类:天然放射性核素可分为两类:
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