欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:23889330
大小:473.88 KB
页数:8页
时间:2018-11-11
《第十九章原子核》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第十九章原子核万有引力、电的相互作用和磁的相互作用,可以在很远的地方明显地表现出来,因此用肉眼就可以观察到;但也许存在着另一些相互作用力,它们作用的距离如此之小,以致无法观察。——牛顿核能是蕴藏在原子核内部的能量。核能的发现是人们探索微观物质结构的一个重大成果。人类通过许多方式利用核能,主要的途径是发电。核能的利用可以缓解常规能源的短缺。1991年,我国自行设计建造的秦山核电站成功地并网发电,使我国成为继美、英、法、苏和瑞典之后能够独立建造核电站的第六个国家。通过本章的学习,你将对原子核及核能有更多的了解。第十九章1原子核的组
2、成关于原子核内部的信息,最早来自天然放射现象。人们从破解天然放射现象入手,一步步揭开了原子核的秘密。天然放射现象1896年,法国物理学家贝可勒尔发现,铀和含铀的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版感光。受到贝可勒尔的发现的鼓舞,玛丽-居里(M.S.Curie,1867-1934)和他的丈夫法国物理学家皮埃尔·居里(P.Curie,1859-1906)对铀和含铀的各种矿石进行了深入研究。他们发现了一种沥青中的含铀物质,根据它的含铀量计算,发出的射线不会太强,但实际测得的射线要强得多。进一步研究后,发现这种沥青
3、中还存在着两种能够发出更强射线的新元素,玛丽·居里把其中一种元素命名为钋(Po),另一种元素命名为镭(Ra)。图19.1-1居里夫妇在研究室物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity),具有放射性的元素称为放射性元素。后来发现放射性并不是少数元素才有的,原子序数大于或等于83的元素,都能自发地发出射线,原子序数小于83的元素,有的也能放出射线。放射性元素自发地发出射线的现象,叫做天然放射现象。射线到底是什么发现了天然放射现象之后不久,人们就在想,这些射线到底是什么?把放射源铀、钋成镭放入用铅做成的容器中,射线只能
4、从容器的小孔射出,成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场,发现射线分裂成三束,其中两束在磁场中向不同的方向偏转,这说明它们是带电粒子流;另一束在磁场中不偏转,说明它不带电。于是把这三种射线分别叫做α射线(α-ray)、β射线(β-ray)和γ射线(γ-ray)。图19.1-2三种射线在磁场中的运动轨迹不同(示意图)思考与讨论如果α射线、β射线都是带电粒子流的话,按照图19.1-2中标出的径迹判断,它们分别带什么电荷。如果不用磁场而用电场判断它们带电的性质,两个电极怎样放置可以使三种射线大致沿图19.1-2的方向偏转?这三种射
5、线穿透物质的能力是不同的。为把辐射强度减到一半所需铝板的厚度如下表所示。射线的种类铝板的厚度d/cmα射线0.0005β射线0.05γ射线8可见,α射线的穿透能力最弱,γ射线的穿透能力最强。物理学家们经过多方面的研究后确认:α射线是高速粒子流,粒子带正电,电荷量是电子的2倍,质量是氢原子的4倍,实际上就是氦原子核。α粒子的速度可以达到光速的。由于α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。由于与物质中的微粒作用时会损失自己的能量,α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
6、住。射线撞击途中遇到的原子并将其部分能量转移给原子中的电子,使这个电子脱离核的束缚成为自由电子,这样的过程叫电离。射线的上述作用叫做电离作用。β射线是高速电子流,它的速度更大,可达光速的99%。它的电离作用较弱,但穿透能力较强,很容易穿透黑纸,也能穿透几毫米厚的铝板。γ射线是能量很高的电磁波,波长很短,在10-10m以下。它的电离作用更小,但穿透能力更强,甚歪能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。实验发现,如果一种元素具有放射性,那么,无论它是以单质存在,还是以化合物形式存在,都具有放射性。放射性的强度也不受温度,外界压强
7、的影响。由于元素的化学性质决定于原子核外的电子,这就说明射线与这些电子无关,也就是说,射线来自原子核。这说明原子核内部是有结构的。α射线、β射线都是高速运动的粒子,能量很高,γ射线是波长很短的光子,能量也很高。从原子内部能够射出这样高能的粒子,这也使科学家们意识到原子核是一个能量的宝库。原子核的组成1919年,卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核,从氮核中打出了一种新的粒子。根据这种粒子在电场和磁场中的偏转,测出了它的质量和电荷,原来它就是氢原子核,叫做质子(proton),用p表示。以后,人们用同样的方法从氟、钠、铝等原子核
8、中都打出了质子,因而,质子是原子核的组成部分。有时也用氢原子核的符号11H表示质子。图19.1-3α粒子轰击氮原子核质子带正电荷,电荷量与一个电子所带电荷量相等。质子的质量为mp=1.6726231×10-27kg原子核只由质子组成吗?如果原子核中只有质子,那么任何一种原子核
此文档下载收益归作者所有