大学物理--原子核的放射性衰变

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1、成员：李岳、刘长忠、康颖豪、董培东、刘敏奇•22.2.1放射性•222222.2.2放射性衰变定律•222322.2.3三种衰变方式•222422.2.4放射性的应用222122.2.1放射性•放射性就是不稳定原子核自发地发射出一些射线而本身变为新的原子核的现象。•1896年，法国物理学家贝克勒尔•首先观察到铀盐的荧光现象。•1898年，法国物理学家皮埃尔居里夫妇•发现了两种放射性更强的元素。•不久，卢瑟福把已发现的射线分成三种：•αβγ22.2.2放射性衰变定律−λtNt()=Ne0•N(t)——t时刻尚未发生衰变的核素的数目•—N0—t0t=0时刻的核素数目•λ——表征衰变快慢的常量，

2、称为衰变常量•注意：放射性衰变规律是一个统计规律，只有当放射性核素的数数才目很大时才是适用用的，而且必然伴随着衰变数目的涨落。•依据放射性衰变的统计规律，在dt时间内，衰变掉（因衰变而减少）的核素的数目为-dN=λN(t)dt即dN=−λNdt重要物理量dN•1.衰变常量λ=Ndt可理解为在单位时间内每一个放射性素核发生衰变的概率•2.半衰期N1−λT即ln20.693==e1/2T1/2==N2λλ011∞−λt•3.平均寿命τλ=∫∫t

3、

4、dddNt==λedtN0λ0•不难看出T=06930.693τ1/222.2.3三种衰变方式•1.α衰变AA−44•α衰变过程为ZZXYH→+−2

5、2α()e2•衰变能E衰=−−()MMMcXYα1122•分配给子核与α粒子的动能E衰=+=EEYYαMvMvY+αα22•又动量守恒要求MYYvMv=ααM4YEE==E（1-）•故α衰衰M+MAYα•通常重元素发生α衰变，有A>>4，所以EEα≈衰•2.β衰变•三种衰变反应式：对应三种变换：−AA−→++ZZXY→+++1evenpeveAA+pnev→+++ZXY→++Ze−1eve−AA−+→+Xe+→+YvpenveZKZ−1e•3.γ衰变和内转换•以辐射的形式发出γ光子（即γ射线）•γ衰变或γ跃迁•以能量直接转移给核外的轨道电子并使其电离•内转换•无论是γ衰变还是内转换，原子核

6、的组成都不改变，只是所处的状态发生改变22.2.4放射性的应用•1.示踪原子的应用•2.射线的应用•3.衰变规律的应用g−⋅min−1•例：测得某古墓骸骨100g碳的β衰变率为900，求此墓的年代。1NNT•解：t=−ln=−1/2lnλNNln20014•N为墓主死亡时骸骨每100g碳中所含C原子的数目01412100gN×ANCC=×与之比0碳的摩尔质量23−121006.02210××12=××13101.310=×65106.51012∴1dNT1/2dN5730a81−N===××4.730410⋅aλdtln2dt0.693•∴12即古墓的年代约∴5730a391103.911

7、0×即古墓的年代约ta=×ln≈420012为公元前2200年0.6936.510×