原子物理衰变规律ppt课件

1、亚原子物理亚原子物理20092009年年1010月月7 7号号 个人简介个人简介v 亓斌，空间科学与物理学院讲师亓斌，空间科学与物理学院讲师v 研究：研究： n原子核结构理论（主要）原子核结构理论（主要） 1.1.发展粒子转子模型和相对论平均场理论发展粒子转子模型和相对论平均场理论 2. 2. 解决原子核高自旋态中的热点问题解决原子核高自旋态中的热点问题 n核天体物理核天体物理 ( (一些计划一些计划) )中子星中子星, ,太阳系元素丰度太阳系元素丰度v 科学实验楼科学实验楼406， n 原子核物理学关系到国防与国家的战略需求原子核物理学关系到国防与国家的战略需求n 世界上正在以及准备建造的新

2、一代放射性束装置为核物理开世界上正在以及准备建造的新一代放射性束装置为核物理开辟了崭新且令人激动的研究领域辟了崭新且令人激动的研究领域p 兰州近物所重离子加速器冷却储存环（兰州近物所重离子加速器冷却储存环（1997199720082008，2.932.93亿人民币）亿人民币）p 日本理化学研究所的放射性核束工厂日本理化学研究所的放射性核束工厂 （仅一期约（仅一期约550550亿日元）亿日元）p 德国德国gsigsi的的fairfair项目（项目（20032003，12 12 亿欧元）亿欧元）p 美国启动美国启动riaria项目项目 （20082008，约，约5.55.5亿美元）亿美元）p 核能

3、的利用以及同位素和辐照技术的利用：核能的利用以及同位素和辐照技术的利用： 核武器、核电站、核武器、核电站、 核动力装置、核医学设备等核动力装置、核医学设备等 （国家即将在山东建三座核电站）（国家即将在山东建三座核电站）p 其它交叉学科的研究其它交叉学科的研究: : 材料物理、化学、生命科学等材料物理、化学、生命科学等 原子核物理学的重要性原子核物理学的重要性sp=0sn=0基本对称性和相互作用基本对称性和相互作用78ni100sn 核天体物理：中子星，核天体物理：中子星， 宇宙中元素的合成宇宙中元素的合成 基本对称性以及基本相互作用基本对称性以及基本相互作用 超重元素的合成超重元素的合成 奇特

4、原子核奇特原子核 rp-process, novae and x-ray burstsr-process, supernovae中子星中子星晕核晕核? 稳定岛稳定岛原子核物理学研究的新领域原子核物理学研究的新领域 磁转动，手征转动模式磁转动，手征转动模式 原子核的放射性原子核的放射性参考：原子核物理，卢希庭，原子能出版社参考：原子核物理，卢希庭，原子能出版社1. 放射性衰变的基本规律放射性衰变的基本规律sp=0sn=078ni100sn 核素图核素图稳定核：稳定核：270不稳定核不稳定核nz 原子核的不稳定性原子核的不稳定性u核基态的不稳定性核基态的不稳定性核转变（核转变（b, ab, a）（

5、弱作用和电磁作用）（弱作用和电磁作用）u激发态的不稳定性激发态的不稳定性g g衰变（电磁作用）衰变（电磁作用）u共振态衰变共振态衰变粒子发射（强作用或核作粒子发射（强作用或核作用）用）1放射性的一般现象放射性的一般现象原子核自发地放射各种射线的现象，称为放射性。能自发地放射各种射线的核素称为放射性核素，也叫不稳定的核素。放射性现象是，也叫不稳定的核素。放射性现象是由原子核的内部变化引起的。由原子核的内部变化引起的。1896, h. bequerel在研究铀矿时发现放射性天然放射线主要有三种：a, ba, b和 g g射线1a a射线是高速运动的氦原子核（又称射线是高速运动的氦原子核（又称粒子）

6、粒子） 组成的。所以，它在磁场中的偏转方向与正离子组成的。所以，它在磁场中的偏转方向与正离子流的偏转相同。它的电离作用大，贯穿本领小。流的偏转相同。它的电离作用大，贯穿本领小。2b b射线是高速运动的电子流，它的电离作用较射线是高速运动的电子流，它的电离作用较小，贯穿本领较大。小，贯穿本领较大。3g g射线是波长很短的电磁波。它的电离作用小射线是波长很短的电磁波。它的电离作用小，贯穿本领大。，贯穿本领大。1放射性的一般现象放射性的一般现象v原子核衰变是指原子核自发地放射出粒子而发生的转变。 原子核自发地放射出粒子而发生的转变，叫做衰变。 x表示母核，表示母核，y表示子核，例如表示子核，例如 1

7、放射性的一般现象放射性的一般现象v原子核自发地放射出电子或正电子或俘获一个轨道电子而发生的转变，统称为b衰变。 b衰变相当于原子核的一个中子变成了质子；+ b衰变和轨道电子俘获相当于原子核的一个质子变成了中子。v 处于激发态的原子核向基态的跃迁称为g 跃迁，放出g 射线。 g射线的自发放射一般是伴随a或b射线产生的。1放射性的一般现象放射性的一般现象v天然放射性是指天然存在的放射性核素所具有的放天然放射性是指天然存在的放射性核素所具有的放射性。它们大多属于由重元素组成的三个放射系（射性。它们大多属于由重元素组成的三个放射系（即钍系、即钍系、 铀系和锕系）。这三个放射系之外，还铀系和锕系）。这三

8、个放射系之外，还存在一些非系列的存在一些非系列的 天然放射性核素，例如天然放射性核素，例如h，c，k，v，rb，in，te，la， ce，nd，sm，lu，re，pt，bi等。等。v用人工办法（例如反应堆和加速器）来产生放射性用人工办法（例如反应堆和加速器）来产生放射性，这叫人工放射性。，这叫人工放射性。v放射性核束，是指由放射性的（或非稳定的）原子放射性核束，是指由放射性的（或非稳定的）原子核构成的束流，通常是由核反应产生的次级束流核构成的束流，通常是由核反应产生的次级束流。1放射性的一般现象放射性的一般现象2. 放射性衰变的指数衰减规律放射性衰变的指数衰减规律放射性是一种自发的随机过程v任

9、何放射性物质在单独存在时都服从这样的规律。l称为衰变常数，是在单位时间内每个原子核的衰变概率，它的量纲是时间的倒数。n0 是时间是时间t=0时核的数量，时核的数量，n是是t时刻的时刻的数量数量v通常把指数衰减律也叫作放射性衰变的统计规律。它只适用于大量原子核的衰变，对少数原子核的衰变行为 只能给出概率描写。微分2. 放射性衰变的指数衰减规律放射性衰变的指数衰减规律v指数率的普遍性质： （1） 各个粒子的行为相互独立。 （2） 过程发生的概率与“历史”无关。 （3） 在极小的时空间隔里，过程发生的概率正比于该间隔。 放射性活度 2. 放射性衰变的指数衰减规律放射性衰变的指数衰减规律v半衰期t1/

10、2是放射性原子核数衰减到原来数是放射性原子核数衰减到原来数目的一半所需的时间目的一半所需的时间平均寿命平均寿命t t是指放射性原子核平均生存的时间：是指放射性原子核平均生存的时间： 2. 放射性衰变的指数衰减规律放射性衰变的指数衰减规律v当核素具有多种分支衰变时： v第i种分支衰变的部分放射性活度 v总放射性活度 v部分放射性活度随时间是按 衰减 而不是按 衰减的。 2. 放射性衰变的指数衰减规律放射性衰变的指数衰减规律 3. 递次衰变规律递次衰变规律v连续逐代衰变叫做递次衰变。例： 对于 设设a，b的衰变常数分别为的衰变常数分别为 l l1， l l2. 在时刻在时刻t，a，b，c的的原子核

11、数分别为原子核数分别为n1，n2，n3；在；在t0时，只有母体时，只有母体a对于a 对于b 3. 递次衰变规律递次衰变规律v作积分并利用初始条件（t0，n30） 3. 递次衰变规律递次衰变规律 3. 递次衰变规律递次衰变规律2. 放放 射射 性性 平平 衡衡 3. 人工放射性的生长人工放射性的生长 爱因斯坦的爱因斯坦的悼念玛丽悼念玛丽居里居里演讲演讲“我幸运地同居里夫人有我幸运地同居里夫人有20年崇高而真年崇高而真挚的友谊。我对她的人格的伟大愈来愈感到挚的友谊。我对她的人格的伟大愈来愈感到钦佩。她的坚强，她的意志的纯洁，她的律钦佩。她的坚强，她的意志的纯洁，她的律己之严，她的客观，她的公正不阿

12、的判断己之严，她的客观，她的公正不阿的判断所有这一切都难得地集中在一个人身上。所有这一切都难得地集中在一个人身上。居里夫人的品德力量和热忱，哪怕只有一小居里夫人的品德力量和热忱，哪怕只有一小部分存在于欧洲的知识分子中间，欧洲就会部分存在于欧洲的知识分子中间，欧洲就会面临一个比较光明的未来。面临一个比较光明的未来。” 作业题作业题2.2 已知已知222rn的半衰期为的半衰期为3.824d，问，问1m mci和和103bq的的222rn的质量分别是多少？的质量分别是多少？2-9 经测定一出土古尸的经测定一出土古尸的14c的相对含量为现的相对含量为现代人的代人的80%，求该古代人的死亡年龄，求该古代

13、人的死亡年龄高锟，高锟，1933年出生于中国上海，年出生于中国上海，现拥有英国和美国双重国籍。现拥有英国和美国双重国籍。1965年从英国伦敦帝国理工学院年从英国伦敦帝国理工学院 获得电机工程博士学位。获得电机工程博士学位。现为英国标准电信实验室工程学主任。现为英国标准电信实验室工程学主任。1970年迄今任香港中文大学教授，年迄今任香港中文大学教授， 1987-1996年任该校校长。年任该校校长。高锟教授高锟教授1966年在年在光频率介质纤维光频率介质纤维表面波导表面波导论文中开创性地提出光导论文中开创性地提出光导纤维在通讯上应用的基本原理，描述纤维在通讯上应用的基本原理，描述了长程及高信息量光通讯所需绝缘性了长程及高信息量光通讯所需绝缘性纤维的结构和材料特性。纤维的结构和材料特性。北京时间北京时间10月月6日下午日下午5点点45分，分，2009年诺贝尔物年诺贝尔物理学奖揭晓，英美三科学家获奖。三位科学家为原理学奖揭晓，英美三科学家获奖。三位科学家为原香港中文大学校长高