教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版

2放射性衰变2放射性衰变教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版1．了解天然放射现象及其规律；2．知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们；3．知道放射现象的实质是原子核的衰变；4．知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律；5．理解半衰期的概念．1．了解天然放射现象及其规律；一、天然放射现象的发现

1896年，法国物理学家

发现，铀和含铀矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光．物质放出射线的性质称为

，具有放射性的元素称为

． 玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为

、

． 物质能自发地发出射线的现象叫做

；物质放出射线的性质叫做

；具有放射性的元素叫做

．贝可勒尔放射性放射性元素钋(Po)镭(Ra)天然放射现象放射性放射性元素一、天然放射现象的发现贝可勒尔放射性放射性元素钋(Po)镭(氦原子核

电离

穿透

几厘米

一张纸

电子流99%穿透电离黑纸铝板氦原子核电离穿透几厘米一张纸电子流99%穿透电离黑γ射线呈电中性，是能量很高的

，波长

，在

m以下，它的

作用更小，但

能力更强，甚至能穿透几厘米厚的

和几十厘米厚的

．电磁波很短10－10电离穿透铅板混凝土γ射线呈电中性，是能量很高的 ，波长 ，在 m以下，它的衰变α衰变42前β衰变不变加1后一衰变α衰变42前β衰变不变加1后一

射线是伴随α衰变、

同时产生的．

β衰变是原子核中的

转化成一个电子，同时还生成一个

留在核内，使核电荷数增加1.

γβ衰变中子质子 射线是伴随α衰变、 同时产生的．γβ衰变中子质子四、半衰期

放射性元素的原子核有

发生衰变所需要的时间，叫做这种元素的

． 放射性元素衰变的快慢是由

的因素决定的，跟原子所处的

和

没有关系． 半衰期是

原子核衰变的统计规律． 衰变定律：N＝N0e－λt，λ称为

，反映放射性元素衰变的

．半数半衰期核内部自身化学状态外部条件大量衰变常数快慢四、半衰期半数半衰期核内部自身化学状态外部条件大量衰变常数快一、三种射线的本质特征 研究放射线的性质

如图3-2-1所示，把样品放在铅块的窄孔底上，在孔的对面放上照相底片，在没有磁场时，发现在正对孔的位置O处，底片感光了，若在铅块和底片之间加上磁场， 磁场方向与射线方向垂直，结果在底 片上有三个地方感光．说明了在磁 场作用下，射线分成了三束，表明 了射线中有的带正电，有的带负电， 有的不带电．图3-2-1一、三种射线的本质特征图3-2-1教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版(3)γ射线是一种能量很高的电磁波，波长很短，在10－10m以下．特征：贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，但电离作用最弱．(3)γ射线是一种能量很高的电磁波，波长很短，在10－10三种射线的比较

(1)用电场或磁场分离α、β、γ射线． 用匀强电场分离时，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图3-2-2甲所示；用匀强磁场分离时，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图3-2-2乙所示．甲乙图3-2-2三种射线的比较甲乙(2)α、β、γ射线性质、特征比较

(2)α、β、γ射线性质、特征比较在电场或磁场中偏转与α射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱用纸能挡住较强穿透几毫米的铝板最强穿透几厘米的铅板电离作用很强较弱很弱在电场或偏转与α射线不偏转贯穿本领最弱用纸能挡住较强穿透几毫研究放射性的意义如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响．也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关．因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构．研究放射性的意义二、原子核的衰变 衰变

天然放射现象说明了原子核具有复杂的结构．原子核放出α粒子或β粒子后，由于核电荷数变化，变成新的原子核，这种变化称为原子核的衰变． 衰变规律

原子核衰变时，前后的电荷数、质量数都守恒．二、原子核的衰变教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版说明：(1)γ射线经常伴随α衰变和β衰变产生，原子核放出γ光子不会改变它的质量数和电荷数．(2)衰变过程一般都不是可逆的，所以衰变方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．说明：(1)γ射线经常伴随α衰变和β衰变产生，原子核放出γ光教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版α粒子和β粒子衰变的实质α粒子实质就是氦核，它是由两个质子和两个中子组成的．当发生α衰变时，原子核中的质子数减少2，中子数也减少2，因此新原子核的电荷数比未发生衰变时的原子核的电荷数少2，为此新原子核比原来的原子核在元素周期表中的位置向前移动两位．β衰变是原子核中的一个中子转化成一个电子，即放出一个β粒子，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加1，但β衰变不改变原子核的质量数，所以发生β衰变后，新原子核比原来的原子核在周期表中的位置向后移动一位．α粒子和β粒子衰变的实质教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版半衰期公式的适用条件半衰期由放射性元素的原子核内部自身因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件无关．放射性元素的衰变规律是大量原子核衰变的统计规律，个别原子核经过多长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子核，无半衰期而言．半衰期公式的适用条件三种射线的本质特征三种射线的本质特征【典例1】

将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况中正确的是(

)．【典例1】将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版借题发挥明确α射线，β射线及γ射线的本质特征，并能准确判断它们在电场和磁场中的受力情况．借题发挥明确α射线，β射线及γ射线的本质特征，并能准确判断【变式1】

从铅罐的放射源放出的射线通过磁场区域被分成三束，如图3-2-3所示，由此可判定(

)．图3-2-3【变式1】图3-2-3A．射线由三部分组成，带电情况不同B．射线由三部分组成，它们的质量不同C．射线由三部分组成，它们的速度不同D．射线由三部分组成，它们的能量不同解析由于射线进入磁场分成三束，说明磁场对它们的作用力不同，而磁场对带电的运动粒子才可能产生作用，由此可知它们的带电情况不同，故A项正确；而磁场的作用力与它们的质量、速度、能量没有直接关系，B、C、D三项错误．答案AA．射线由三部分组成，带电情况不同【典例2】

由原子核的衰变规律可知(

)．

A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线

B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变

C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制

D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1原子核的衰变规律【典例2】由原子核的衰变规律可知原子核的衰变规律解析一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线；原子核发生衰变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质应发生改变；发生正电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减少1.答案C解析一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α【变式2】

原子核发生β衰变时，此β粒子是(

)．

A．原子核外的最外层电子

B．原子核外的电子跃迁时放出的光子

C．原子核外存在着的电子

D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出一个电子【变式2】教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版【典例3】

地球的年龄到底有多大，科学家们是利用天然放射性元素的衰变规律来推测的．通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期不含铅)的一半．铀238衰变后形成铅206，铀238的相对含量随时间的变化规律如图3-2-4所示．图中N为铀238的原子数，N0为铀和铅的总原子数，则由此可以断定：半衰期的理解及计算【典例3】地球的年龄到底有多大，科学家们是利用天然放射性元(1)地球年龄大约为多少年？(2)被测定的古老岩石样品在90亿年后的铀、铅原子数之比是多少？图3-2-4(1)地球年龄大约为多少年？图3-2-4教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版神奇的“碳钟”

20世纪80年代末，全世界的基督徒都在奔走相告，原来，教会用高科技澄清了一个历史大悬案，这就是关于耶稣裹尸布的真伪鉴定，鉴定证明了那块使人崇敬了多年的裹尸布是假的，它的原料纤维是13世纪才种出来的，而此时耶稣已被钉在十字架上1200多年了．这个轰动世界的年代鉴定是由碳14做出的．神奇的“碳钟”碳14的衰变极有规律，其精确性可以称为自然界的“标准时钟”．死亡的生物实际上就是无处不在的“时钟”，虽然很多文物本身不是生物体，如陶瓷、青铜器等，但总能在其上找到一些生物体的残留，像烟灰、油脂等，只要找到这些生物构成的碳14，就能探测出它们所附着的物体的年代．碳14的衰变极有规律，其精确性可以称为自然界的“标准时钟”．不过，若无现代的高科技手段，人们是无法从文物样品中探知碳14的年代信息的，因为碳14在自然界的含量实在少得惊人，它和碳总量的正常比例只有一万亿分之一．但利用加速器质谱仪，根据不同粒子的拐弯半径不同可以容易地捕捉到碳14，通过测定埋藏地下或保存放置的生物体中的碳14和碳12的比例，按碳14已知的固定衰变速率进行计算，即可测出该生物体或文物的年代．因为加速器质谱仪能够数碳14的原子，就大大拓宽了碳14的测年范围，适用于了解从几百年到几万年历史时间内的具体年代．不过，若无现代的高科技手段，人们是无法从文物样品中探知碳14教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版2放射性衰变2放射性衰变教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版1．了解天然放射现象及其规律；2．知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们；3．知道放射现象的实质是原子核的衰变；4．知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律；5．理解半衰期的概念．1．了解天然放射现象及其规律；一、天然放射现象的发现

1896年，法国物理学家

发现，铀和含铀矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光．物质放出射线的性质称为

，具有放射性的元素称为

． 玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为

、

． 物质能自发地发出射线的现象叫做

；物质放出射线的性质叫做

；具有放射性的元素叫做

．贝可勒尔放射性放射性元素钋(Po)镭(Ra)天然放射现象放射性放射性元素一、天然放射现象的发现贝可勒尔放射性放射性元素钋(Po)镭(氦原子核

电离

穿透

几厘米

一张纸

电子流99%穿透电离黑纸铝板氦原子核电离穿透几厘米一张纸电子流99%穿透电离黑γ射线呈电中性，是能量很高的

，波长

，在

m以下，它的

作用更小，但

能力更强，甚至能穿透几厘米厚的

和几十厘米厚的

．电磁波很短10－10电离穿透铅板混凝土γ射线呈电中性，是能量很高的 ，波长 ，在 m以下，它的衰变α衰变42前β衰变不变加1后一衰变α衰变42前β衰变不变加1后一

射线是伴随α衰变、

同时产生的．

β衰变是原子核中的

转化成一个电子，同时还生成一个

留在核内，使核电荷数增加1.

γβ衰变中子质子 射线是伴随α衰变、 同时产生的．γβ衰变中子质子四、半衰期

放射性元素的原子核有

发生衰变所需要的时间，叫做这种元素的

． 放射性元素衰变的快慢是由

的因素决定的，跟原子所处的

和

没有关系． 半衰期是

原子核衰变的统计规律． 衰变定律：N＝N0e－λt，λ称为

，反映放射性元素衰变的

．半数半衰期核内部自身化学状态外部条件大量衰变常数快慢四、半衰期半数半衰期核内部自身化学状态外部条件大量衰变常数快一、三种射线的本质特征 研究放射线的性质

如图3-2-1所示，把样品放在铅块的窄孔底上，在孔的对面放上照相底片，在没有磁场时，发现在正对孔的位置O处，底片感光了，若在铅块和底片之间加上磁场， 磁场方向与射线方向垂直，结果在底 片上有三个地方感光．说明了在磁 场作用下，射线分成了三束，表明 了射线中有的带正电，有的带负电， 有的不带电．图3-2-1一、三种射线的本质特征图3-2-1教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版(3)γ射线是一种能量很高的电磁波，波长很短，在10－10m以下．特征：贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，但电离作用最弱．(3)γ射线是一种能量很高的电磁波，波长很短，在10－10三种射线的比较

(1)用电场或磁场分离α、β、γ射线． 用匀强电场分离时，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图3-2-2甲所示；用匀强磁场分离时，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图3-2-2乙所示．甲乙图3-2-2三种射线的比较甲乙(2)α、β、γ射线性质、特征比较

(2)α、β、γ射线性质、特征比较在电场或磁场中偏转与α射线反向偏转不偏转贯穿本领最弱用纸能挡住较强穿透几毫米的铝板最强穿透几厘米的铅板电离作用很强较弱很弱在电场或偏转与α射线不偏转贯穿本领最弱用纸能挡住较强穿透几毫研究放射性的意义如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响．也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关．因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构．研究放射性的意义二、原子核的衰变 衰变

天然放射现象说明了原子核具有复杂的结构．原子核放出α粒子或β粒子后，由于核电荷数变化，变成新的原子核，这种变化称为原子核的衰变． 衰变规律

原子核衰变时，前后的电荷数、质量数都守恒．二、原子核的衰变教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版说明：(1)γ射线经常伴随α衰变和β衰变产生，原子核放出γ光子不会改变它的质量数和电荷数．(2)衰变过程一般都不是可逆的，所以衰变方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．说明：(1)γ射线经常伴随α衰变和β衰变产生，原子核放出γ光教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版α粒子和β粒子衰变的实质α粒子实质就是氦核，它是由两个质子和两个中子组成的．当发生α衰变时，原子核中的质子数减少2，中子数也减少2，因此新原子核的电荷数比未发生衰变时的原子核的电荷数少2，为此新原子核比原来的原子核在元素周期表中的位置向前移动两位．β衰变是原子核中的一个中子转化成一个电子，即放出一个β粒子，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加1，但β衰变不改变原子核的质量数，所以发生β衰变后，新原子核比原来的原子核在周期表中的位置向后移动一位．α粒子和β粒子衰变的实质教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版半衰期公式的适用条件半衰期由放射性元素的原子核内部自身因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件无关．放射性元素的衰变规律是大量原子核衰变的统计规律，个别原子核经过多长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子核，无半衰期而言．半衰期公式的适用条件三种射线的本质特征三种射线的本质特征【典例1】

将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况中正确的是(

)．【典例1】将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版借题发挥明确α射线，β射线及γ射线的本质特征，并能准确判断它们在电场和磁场中的受力情况．借题发挥明确α射线，β射线及γ射线的本质特征，并能准确判断【变式1】

从铅罐的放射源放出的射线通过磁场区域被分成三束，如图3-2-3所示，由此可判定(

)．图3-2-3【变式1】图3-2-3A．射线由三部分组成，带电情况不同B．射线由三部分组成，它们的质量不同C．射线由三部分组成，它们的速度不同D．射线由三部分组成，它们的能量不同解析由于射线进入磁场分成三束，说明磁场对它们的作用力不同，而磁场对带电的运动粒子才可能产生作用，由此可知它们的带电情况不同，故A项正确；而磁场的作用力与它们的质量、速度、能量没有直接关系，B、C、D三项错误．答案AA．射线由三部分组成，带电情况不同【典例2】

由原子核的衰变规律可知(

)．

A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线

B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变

C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制

D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1原子核的衰变规律【典例2】由原子核的衰变规律可知原子核的衰变规律解析一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线；原子核发生衰变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质应发生改变；发生正电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减少1.答案C解析一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α【变式2】

原子核发生β衰变时，此β粒子是(

)．

A．原子核外的最外层电子

B．原子核外的电子跃迁时放出的光子

C．原子核外存在着的电子

D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出一个电子【变式2】教科版高中物理选修3-5：《放射性-衰变》课件1-新版【典例3】

地球的年龄到底有多大，科学家们是利用天然放射性元素的衰变规律来推测的．通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期不含铅)的一半．铀238衰变