《原子核和放射性》PPT课件

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1、第十七章原子核和放射性教学基本要求第十七章原子核和放射性掌握原子核的衰变规律和应用。理解射线与物质相互作用的几种形式。理解射线剂量的定义及射线的防护方法。了解原子核的基本性质和原子核的衰变类型。放射性核素在医学上的应用。第一节原子核的基本性质一、原子核的组成、质量和大小1.原子核的组成原子核由质子和中子组成。中子不带电，质子带正电。质子和中子统称核子。2.原子核的质量原子核的质量常用原子质量单位u来表示，规定:1u==1.66054010-27kg=931.5MeV·c-2用原子质量单位来量度原子核质量时，其数值都接近于某一整数即质量数A。质量数A是原子核的核子数。第十七章原子核和放射性第

2、十七章原子核和放射性3.核素一类具有确定质子数、核子数和能量状态的中性原子称为核素。核素的符号表示:其中Z为原子序数，即质子数；A为原子质量数，即核子数。同位素质子数相同、中子数不同的一类核素，它们在周期表中处于同一位置上。同中子异位素具有相同中子数、不同质子数的一类核素。同量异位素质量数相同、质子数不同的一类核素。同核异能素质量数和质子数均相同而处于不同能量状态的一类核素。或第十七章原子核和放射性4.原子核的大小原子核的半径R与质量数A有关，可用如下经验公式表示：式中R0为常数，其值约等于1.210-15m。若把原子核看作球形，其平均核密度为：将u及R0的数值代入上式得：1017k

3、gm-3，可见原子核密度非常高。第十七章原子核和放射性二、原子核的自旋和磁矩1.原子核的自旋原子核具有的角动量习惯上称为核自旋：2.原子核的磁矩奇/偶核，I为半整数；偶偶核，I为零；奇奇核，I为整数。（mI是核自旋磁量子数）式中g为原子核的g因子式中μN称为核磁子。在空间z轴方向上的投影:在z轴方向上的投影：式中I为核自旋量子数。第十七章原子核和放射性三、原子核的结合能及质量亏损1.原子核的质量亏损组成原子核所有核子的质量与原子核质量之差称为原子核的质量亏损。2.原子核的结合能自由核子结合成原子核时释放的能量称为原子核的结合能。任意一个核素的结合能E定义为根据质能关系，1u的质量相当于9

4、31.5MeV的能量。第十七章原子核和放射性3.原子核的平均结合能，即比结合能ε越大，表示核子间结合得越紧密；ε的大小可以作为核稳定性的量度。不同原子核的比结合能曲线：从图中可见，轻核和重核的比结合能小于中等核的比结合能。当比结合能小的核变成比结合能大的核时，将释放出能量。这是采用重核裂变和轻核聚变两种途径获得原子能的依据。4.核力原子核内核子之间的作用力称为核力。第十七章原子核和放射性四、原子核的宇称宇称是表征微观粒子运动特性的一个物理量。通常用波函数在空间坐标反演下的变换性质来表示。当(r)=+(r)时，称粒子的运动状态具有偶宇称（或称其宇称为正）；当(r)=(r)时，称粒

5、子的运动状态具有奇宇称（或称其宇称为负）。第十七章原子核和放射性第二节原子核的衰变类型一、衰变质量数A>209的放射性核素自发地放射出射线而变成电荷数减少2、核子数减少4的另一种核素的现象称为衰变。粒子即氦核。衰变式：Q为衰变过程放出的能量称为衰变能，在数值上等于粒子的动能与子核反冲动能之和。例如：第十七章原子核和放射性镭226Ra放射出3种能量的粒子，其中最大动能E1对应226Ra放出粒子到达氡222Rn的基态，E2和E3分别对应226Ra到达氡222Rn的第一激发态及第二激发态。由此可以确定222Rn的低激发态的能级结构。例如：镭226Ra的衰变第十七章原子核和放

6、射性二、衰变-衰变式：例如：60Co的衰变放射性核素自发地放射出射线（高速电子）或俘获轨道电子而变成另一个核素的现象称为衰变。它主要包括-衰变、+衰变和电子俘获三种类型。1.-衰变母核自发地放射出一个-粒子（普通电子e-）和一个反中微子，而变成电荷数增加1、核子数不变的子核。第十七章原子核和放射性衰变式：3.电子俘获母核俘获一个核外轨道电子而变成电荷数减少1、核子数不变的子核，同时放出一个中微子。+衰变式：2.+衰变母核自发地放射出一个+粒子（正电子e+）和一个中微子，而变成电荷数减少1、核子数不变的子核。由于在衰变过程中有中微子参与，衰变所放出的能量将在电子、中微子

7、和子核之间任意分配。因此射线能谱是连续的。第十七章原子核和放射性第十七章原子核和放射性三、衰变和内转换衰变处于激发态的原子核在不改变其组成的情况下，以放出射线（光子）的形式释放能量而跃迁到较低能级的现象称为衰变。内转换在某些情况下，原子核从激发态向较低能级跃迁时不一定放出光子，而是把这部分能量直接交给核外电子，使其脱离原子的束缚而成为自由电子，这称为内转换，释放的电子称为内转换电子。第十七章原子核