第十四章 原子核与放射性.ppt

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1、原子核与放射性§14-1原子核的结构和性质一.原子核的组成质子和中子统称为核子，原子核由Z个质子和个中子构成。原子核通常用质量数(A)和电荷数(Z)来表示.若某化学元素符号用X来表示，则该原子核表示为：（1）同位素：Z相同而A不同的原子核称为同位素。同位素有稳定同位素和放射性同位素之分。核素：Z和A都相同的原子核称为某种核素。（2）同量异位素：A同而Z不同的原子核。居里居里夫人原子核按组成分为三类：（3）同中子异位素：N同而Z不同的原子核。二、原子核的大小和形状(1)原子核的大小原子核的半径大约10-14—10-15m,是原子半径的10-4—10-5倍。

2、实验指出，核的体积正比于质量数A。若把原子核看作球体，则在所有原子核中，核物质的密度是相同（2）原子核的质量原子核的电荷和质量原子核的质量等于原子的质量减去核外电子的质量，由于核外电子的质量极小，原子核的质量与原子的质量相差极小。原子核的质量等于质子的质量加中子的质量。原子质量单位(u)：选碳的同位素原子质量的1/12为一个原子质量单位（u）：同位素原子质量(u)同位素原子质量(u)表20-1几种同位素的原子质量原子核的电荷和质量半径分别为:根据式(15-1)可以算得核原子核的大小和形状例：计算原子核物质密度。解:设原子核的质量、半径和密度分别为m、R和

3、原子核的大小和形状§15-2原子核的放射性衰变原子核既然是由质子和中子组成的，它的质量就应等于所有质子和中子的质量之和：1.原子核的结合能根据爱因斯坦质能关系，可得原子核的结合能：mx=Zmp+(A-Z)mn但实验测定的原子质量mx总是小于所有核子质量之和，这一差值称为原子核的质量亏损：m=Zmp+(A-Z)mn-mX质子和中子组成核的过程中，有能量E释放出来。反之，要使原子核再分解为单个的质子和中子就必须吸收E的能量。氘核吸收E能量后分解为质子和中子E氘质子中子E=(m)c2=[Zmp+(A-Z)mn-mX]c2原子核的结合能爱因斯坦原子

4、结合能的计算一原子质量单位具有能量质子质量中子质量核子平均结合能原子核的结合能例：核子平均结合能原子核的结合能表20-3原子核的结合能核子的比结合能(MeV)原子核的结合能E(MeV)核核子的比结合能(MeV)原子核的结能E(MeV)核原子核的结合能核子的比结合能越大，原子核就愈稳定。原子核的结合能非常大，所以一般原子核都是非常稳定的系统。然而，不同原子核的稳定程度不同。每个核子的平均结合能称为比结合能：原子核的结合能a.中等质量原子核的核子平均结合能较大8.79MeV8.47MeV8.75MeVb.轻核和重核的核子平均结合能都较小2.83MeV

5、7.5MeV7.56MeV原子核的结合能2.核力原子核由Z个质子和个中子构成。是一种什么力使质子与质子，质子与中子，中子与中子紧紧地束缚在一起？是电磁力？不是！质子带正电，在的线度范围内，斥力是很大的。中子又不带电。不可能是电性力使质子与中子聚集成原子核；是万有引力？更不是！万有引力太小，它仅是电磁力的。研究发现，是一种叫作核力的强相互作用力。(d)核力近似地与核子是否带电无关。在质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间，核力的大小和特性都大致相同。核力和介子核力具有“饱和”作用，即一个核子只能和它紧邻的核子有核力相互作用，而不能与核内较远的核子有核力相

6、互作用。(b)核力是短程力。只有核子间的距离为几个fm(约2fm)之内，核力才显示出来。(a)核力比电磁力强100多倍，是强相互作用力。核力的性质§14-3核衰变规律1.放射性衰变如：重原子核的裂变和轻原子核的聚变都是在一定条件下完成的。事实上绝大多数原子核的同位素不稳定，会自发地衰变为另一种同位素，同时放射出各种射线。（1）衰变：自发放出氦核。居里居里夫人-衰变：衰变：电子俘获（K俘获）：放出电子、反中微子。（当原子核内的一个中子转变为质子时，放出一个电子和一个反中微子）放出正电子、中微子。（当原子核内的一个质子转变为中子时，放出一个正电子和一个

7、中微子）（2）原子核的放射性衰变钒钛0MeV2.50MeV1.33MeV原子核的放射性衰变（3）衰变：处于激发态的原子核不稳定，要向低能态跃迁，放出光子。当原子核发生衰变时，往往衰变到另一原子核的激发态。（同质异能跃迁）2.放射性衰变定律(2)半衰期T1/2：(1)原子核的衰变服从一定的统计规律：设在tt+dt时间内有dN个原子核发生衰变，dN与当时存在的原子核数N成正比，与时间dt成正比。-dN=Ndt(负号表示原子核数目在减小)N=N0e(N0为t=0时刻原子核的数目）表20-4几种放射性同位素的半衰期半衰期衰变同位素半衰期衰变同位素原子核的放射性

8、衰变规律N/N0t1.00.50.25T2T放射性原子核的指数衰变规律原子核的放