19.1 原子核的组成

1、 1. 1.放射性和放射性元素放射性和放射性元素 1896 1896年，年，法国法国物理学家物理学家贝克勒尔贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的能够发出看不见的射线射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底，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片感光，物质发射射线的性质称为放射性放射性。具有放射性的。具有放射性的元素称为元素称为放射性元素放射性元素。 2. 2.天然放射现象天然放射现象 放射性元素放射性元素自发自发地放出射线的现象，叫做地放出射线的现象，叫做天然放射现象天然放射现象。 放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大放射性不是少数几种

2、元素才有的，研究发现，原子序数大于或等于于或等于8383的元素，都能的元素，都能自发自发地发出射线，原子序数小于地发出射线，原子序数小于 83 83 的元素，的元素，有的有的也具有放射性。也具有放射性。在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？这些射线带不带电呢？这些射线带不带电呢？ 它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，还有些什么性质呢？还有些什么性质呢？ 根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，偏根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，偏转较小的一束由带正电的粒子组成，我们把它叫做转较小的一束由带正

3、电的粒子组成，我们把它叫做射射线。科学家们研究发现，每个线。科学家们研究发现，每个粒子带的电荷量是电子粒子带的电荷量是电子电荷量的电荷量的2 2倍，质量是氢原子质量的倍，质量是氢原子质量的4 4倍。进一步研究表倍。进一步研究表明明 ，粒子就是氦原子核。粒子就是氦原子核。 由于由于粒子带电，质量又比较大，通过气体时很容易粒子带电，质量又比较大，通过气体时很容易把气体分子中的电子剥离，使气体带电。由于与物质中的把气体分子中的电子剥离，使气体带电。由于与物质中的微粒作用时会损失自己的能量，微粒作用时会损失自己的能量，粒子的穿透能力较差粒子的穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。

4、在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。 中间不发生偏转的那束射线叫做中间不发生偏转的那束射线叫做射线，研究表明，射线，研究表明，射线的实质是一种波长极短的电磁波射线的实质是一种波长极短的电磁波，它不带电，是，它不带电，是中性的。中性的。 射线的射线的穿透本领极强穿透本领极强，一般薄金属板都挡不住它，一般薄金属板都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板。它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板。 与与射线偏转方向相反的那束射线带负电，我们射线偏转方向相反的那束射线带负电，我们把它叫做把它叫做射线。研究射线。研究发现发现射线由带负电的粒子射线由带负电的粒子（粒子）组成粒子）

5、组成。进一步研究表明。进一步研究表明粒子就是电子粒子就是电子。 射线是高速电子流，它的速度很大，可达光速射线是高速电子流，它的速度很大，可达光速的的9999。它的电离作用较弱，。它的电离作用较弱，穿透能力较强穿透能力较强，很容，很容易穿透黑纸，还能穿透几毫米厚的铝板。易穿透黑纸，还能穿透几毫米厚的铝板。氦原子核氦原子核1/101/10光速光速弱弱很很 强强高速电高速电子流子流接近光速接近光速较较 强强较较 弱弱高能量高能量电磁波电磁波光光 速速很很 强强更更 弱弱 例例1.1.如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共

6、存的区域强电场和匀强磁场共存的区域( (方向如图所示方向如图所示) )，调整电场强度，调整电场强度 E E 和磁感应强度和磁感应强度 B B 的大小，使得在的大小，使得在 MN MN 上只有两个点受到射上只有两个点受到射线照射。下列判断是正确的是线照射。下列判断是正确的是( ( ) )A.A.射到射到b b点的一定是点的一定是射线射线B.B.射到射到b b点的一定是点的一定是射线射线C.C.射到射到b b点的一定是点的一定是射线或射线或射线射线D.D.射到射到b b点的一定是点的一定是射线射线C 1919 1919年，卢瑟福用年，卢瑟福用粒子轰击氮粒子轰击氮核，得到了质子。经过研究证明，质核，

7、得到了质子。经过研究证明，质子带正电荷，其电荷量和一个电子的子带正电荷，其电荷量和一个电子的电荷量相同，它的质量等于一个电子电荷量相同，它的质量等于一个电子质量的质量的18361836倍。进一步研究表明，质倍。进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的性质完全相同，子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以所以质子就是氢原子核质子就是氢原子核。27p1.6726231 10kgm 同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。子。 质子是原子核的组成部分。质子是原子核的组成部分。原子核是否只是由质子组成呢？原子核是否只是由质子组成呢？ 卢瑟福进而猜想原子核内存

8、在不带电的中子，这一猜想卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认。被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认。Kgmn27106749286. 1 卢瑟福的猜想：原子核内可能还存在着另一种粒卢瑟福的猜想：原子核内可能还存在着另一种粒子子它的质量与质子相同，但是不带电。他把这种它的质量与质子相同，但是不带电。他把这种粒子叫做中子。粒子叫做中子。19321932年英国物理学家查德威克发现了中子年英国物理学家查德威克发现了中子（1 1）核子数：）核子数：质子和中子质量相差很小，统称为核子。质子和中子质量相差很小，统称为核子。质子数和中子数之和叫核子数。质

9、子数和中子数之和叫核子数。（2 2）电荷数）电荷数 ( ( Z Z ) )：原子核所带的电荷总是质子电荷原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，用这个整数表示原子核的电荷量。的整数倍，用这个整数表示原子核的电荷量。（3 3）质量数）质量数( ( A A ) )：原子核的质量等于质子和中子的质原子核的质量等于质子和中子的质量总和（量总和（A=Z+N），所以原子核的质量几乎等于单个核），所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数。子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数。XAZ（1 1）核电荷数）核电荷数= =质子数质子数= =元素的原子序数元素的原子序数= =核外电

10、子数核外电子数（2 2）质量数）质量数= =核子数核子数= =质子数质子数+ +中子数中子数126C612(6)表表示示碳碳原原子子核核有有 个个质质子子，质质量量数数为为即即有有 个个中中子子例例2 2 镭的原子序数是镭的原子序数是8888，原子核质量数是，原子核质量数是226226。试问：。试问：(1) (1) 镭核中有几个质子？几个中子？镭核中有几个质子？几个中子？(2) (2) 镭核所带电荷量是多少？镭核所带电荷量是多少？(3) (3) 若镭原子呈中性，它核外有几个电子？若镭原子呈中性，它核外有几个电子？(4) (4) 是镭的一种同位素，让是镭的一种同位素，让 和和 以相同速以相同速度

11、垂直射入磁感应强度为度垂直射入磁感应强度为B B 的匀强磁场中，它们运动的轨的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？道半径之比是多少？22888Ra22688Ra22888Ra解：解：（1 1）镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为 8888，中子数中子数 N N 等于原子核的质量数等于原子核的质量数A A 与质子数与质子数Z Z 之差，即之差，即 NAZ22688138。 （2 2）镭核所带电荷量）镭核所带电荷量 Q Ze 881.61019 C 1.411017 C。 （3 3）核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为）核外电子数等于核电荷数，故

12、核外电子数为 8888。 （4 4）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，根据牛顿第二定律有：伦兹力，根据牛顿第二定律有： qvB mv2/r r mv/qB 两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，解得：两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，解得：228226228114226113rr 如质子数相同，而中子数不同（质量数当然不同）如质子数相同，而中子数不同（质量数当然不同）的原子核，则互称同位素。的原子核，则互称同位素。11H()氕氕21H()氘氘31H()氚氚例例3 3 氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，下列说法正确的是下列说法正确的是 ( )( )A. A. 具有相