放射性衰变及衰变方程式课件.ppt

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1、Chapter3UnstablenucleiandRadioactivedecay第三章放射性衰变及衰变方程式杨金玲Radioactivedecayisaspontaneousnucleartransformationthathasbeenshowntobeunaffectedbypressure,temperature,chemicalform,etc(exceptafewveryspecialcases).Thisinsensitivitytoextranuclearconditionsallowsustoch

2、aracterizeradioactivenucleibytheirdecayperiodandtheirmodeandenergyofdecaywithoutregardtotheirphysicalorchemicalcondition.Thetimedependenceofradioactivedecayisexpressedintermsofthehalf-life(t1/2),whichisthetimerequiredforone-halfoftheradioactiveatomsinasampleto

3、undergodecay.Inpracticethisisthetimeforthemeasuredradioactiveintensity(orsimply,radioactivityofasample)todecreasetoone-halfofitspreviousvalueHalf-livesvaryfrommillionsofyearstofractionsofseconds.Whilehalf-livesbetweenaminuteandayearareeasilydeterminedwithfairl

4、ysimplelaboratorytechniques10-18s,1015yRadioactivedecayinvolvesatransitionfromadefinitequantumstateoftheoriginalnuclidetoadefinitequantumstateoftheproductnuclide.Theenergydifferencebetweenthetwoquantumlevelsinvolvedinthetransitioncorrespondstothedecayenergy.Th

5、isdecayenergyappearsintheformofelectromagneticradiationandasthekineticenergyoftheproducts,seeElementandNuclideIndexfordecayenergies.地球上存在的各种同位素中，天然存在的约500多种。其中，稳定的约200种，放射性的有300多种。加上人工合成的同位素，大约共有有3100多种，其中绝大部分是放射性同位素。稳定同位素是指核结构不会自发的发生改变的核素；放射性同位素是不稳定核素，它们能通过自发

6、的发射出各种射线，转变成另外一种核素。衰变产生的子体核素可能是稳定的，也可能是放射性的。如果衰变后生成的子核是放射性的核素，它们还要继续发生衰变，直到最终变成稳定的核素为止。对稳定的核素标绘出中子数N与质子数Z的关系，就会发现对于轻元素(A<40)的稳定核，中子数近似的等于质子数，即N/Z=1;对于A>40,Z>20的元素，稳定核中的中子、质子数比从1逐步增加到铋(83)元素的N/Z=1.518。对于原子序数Z>83的元素，都是放射性衰变核素。稳定核的N/Z比随着原子质量数A的增加而增加。原子核中，中子不带电，质

7、子带正电，原子核中的质子都要受到一种库仑斥力。随着原子序数Z的增加，原子核中每个质子所受的库仑斥力随之而增加。要继续保持稳定性就只能使N/Z比增大。人们把稳定核的中子/质子数比进行标绘，得到通常称之为稳定线的图，如右面的图所示。纵坐标是中子数N，横坐标是质子数Z。位于稳定线左上方的核素是丰中子核，它们的N/Z要比稳定核素要求的N/Z大；位于稳定线右下方的核是缺中子核，也叫丰质子核，它们的N/Z要比稳定核素要求的N/Z小。稳定核中：偶－偶核占了约60％；剩下的40％中：偶－奇核和奇－偶核几乎各占一半；奇－奇核很

8、少，只有6种：质子数和中子数都是偶数的核最稳定。因为相同核子成对时最稳定稳定核中偶－奇核和奇－偶核数目大致相等，说明质子成对和中子成对时原子核提供了大致相同的稳定性。放射性衰变通常由下式描述：能量是以放出的粒子或量子的动能形式出现的。在放射性衰变时释放的能量称作Q值，它是由衰变前后处于基态的核的质量差得出。Themodeofradioactivedecayi