22原子核的放射性衰变及应用

一、放射性衰变及其规律1.放射性衰变：核素自发地放射出某种射线而变成另一种核素、或从激发态过渡到基态的现象。放射性物质放出的射线主要有三种：

射线：即氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强。

射线：即电子流，有较大的贯穿本领和较小的电离作用其贯穿本领大约是

射线的100倍。

射线：即光子流，波长很短的电磁波，在电磁波谱上排在X射线之后，有最大的贯穿本领和最小的电离作用§10.2原子核的放射性衰变凡能发生放射性衰变的核素叫放射性核素。2.衰变定律

：表示一个原子核在单位时间内发生衰变的几率。放射性衰变的守恒量：电荷、质量、质量、能量、动量。

放射性衰变的指数规律

时间内发生核衰变的数目

衰变常数t时刻、单位时间内发生衰变的原子核数

半衰期：放射性物质的原子核的数目衰变到原来数目的一半时所经过的时间。

平均寿命：一个原子核在衰变前存在的时间叫做它的寿命。所有原子核寿命的平均值称为平均寿命。内发生衰变的dN个核的总寿命

测定半衰期的方法：测出：绘图一条直线图

直线的斜率等于

t

T

由一种放射性核素开始，而产生一代一代的核素，直到形成稳定的核素为止，构成了一个放射系。ZZ，不动；A不变

二、放射系：位移：发生衰变后，原子在周期表中位置的变化。

衰变中：ZZ-2，向前移两位；AA-4，减少4个单位

-衰变中：ZZ+1，向后退一位；A不变

+衰变中：ZZ-1，向前移一位；A不变

衰变中：K俘获中：ZZ-1，向前移一位；A不变

1．铀()系

衰变次数：

衰变次数：2．钍()系

衰变次数：

衰变次数：3.锕()系

衰变次数：

衰变次数：俗称锕铀4.镎()系

衰变次数：

衰变次数：其中半衰期最长的为故称为镎系三、

衰变衰变式：原子核自发地放射出

粒子而发生的衰变1.

粒子的动能使

粒子在真空中经过垂直于它的路径的磁场。测出

粒子的动能。衰变能：原子核在衰变过程中释放的能量，用Ed表示:衰变能的释放形式:衰变前：母核静止，总动量为02.衰变能动量守恒：3.

能谱和原子核能级

实验发现，在

衰变中，大多数核素将放射出几组不同动能的

粒子性

原子核具有分立的能量状态。测得

粒子的动能有2种：观测到能量为0.189MeV的γ射线。

相应的衰变能：

粒子能谱原子核能级原子核反应：四、

衰变1.

衰变的三种类型及衰变条件

衰变是核电荷数改变而核子数不变的衰变。(1)

-衰变：反中微子，右旋中微子，自旋方向和运动方向相同。原子核中不存在电子：能量守恒：

E为衰变能：衰变条件：(2)

+衰变：

：中微子，左旋中微子，自旋方向和运动方向相反。

原子核中不存在电子：能量守恒：衰变能：衰变条件：(3)K俘获：原子核俘获一个核外轨道上的电子而转变为另一个原子核的过程。

发射X标识谱：

产生欧歇电子：----电离能能量守恒：

K：俘获K层电子时所消耗的能量，称为电子的结合能。衰变能：衰变条件：2．粒子能谱(1)

粒子能量连续分布(2)具有确定的最大值Em：(3)曲线有一极大值：（衰变能）

粒子能谱引发的困境：

粒子能谱是连续的，而原子核具有分立能级。

能量不守恒？

角动量不守恒？3.中微子假设:

泡利认为：当放射性物质发生

衰变时，还要放出一个中性粒子，其静止质量几乎为0，故称为中微子。

中微子分为两种：中微子和反中微子，它们的质量完全相同，都不带电荷，但自旋方向不同。

由于三者之间的分配是任意的，所以

粒子的能量是连续的，形成了连续谱:

假设中微子的自旋和电子一样为，则衰变前后的角动量守恒。

1956年，从实验上发现了中微子。

由于

衰变能主要在电子和中微子之间分配。当

其余情况

五、

衰变原子核通过发射

光子从激发态跃迁到较低能态的过程

1.

衰变的能量2.内转换

原子核从激发态向较低能量状态跃迁时，将核的激发能直接交给核外电子，使这个电子发射出来，这种现象称为内转换，释放的电子称为内转换电子。内转换过程有两个伴随过程：发射特征X射线和俄歇电子。一、示踪原子的应用由于放射性原子的放射作用，容易用仪器探测它的踪迹，可以利用它为显示踪迹的工具。农业上用32P研究磷肥对植物的作用工业上可用来研究磨损量可用来研究半导体中杂质的扩散§10.3放射性的应用二、放射性在地质上的应用

设岩石形成之初含有N0个U原子，现在含有N个U原子，以及N`个Pb原子，还有个中间衰变产物，三、放射性在考古上的应用在考古工作中，14C可以用来推算年代。植物吸收空气中的CO2，动物吃植物，所以有生命的生物体由于新陈代谢，体内14C

和12C的含量与大气中相同。空气中14C和稳定同位素12C之比为1.2:1012

。14C具有放射性，半衰期为5600年。生物体死后，新陈代谢停止，于是由于衰变14C逐渐减少。在考古工作中，可以从古生物遗骸中的14C的含量推算古生物到现在的时间。四、射线的应用医学上用γ射线治