第二34节-放射性元素的衰变.ppt

第一页，共三十七页。自学自学(zxu)指导题指导题:1、什么叫做原子核的衰变？分为哪几种？、什么叫做原子核的衰变？分为哪几种？2、衰变、衰变、衰变分别是怎样进行衰变分别是怎样进行(jnxng)的？的？3、原子核的衰变满足什么规律？、原子核的衰变满足什么规律？4、请写出几种衰变的衰变方程。、请写出几种衰变的衰变方程。5、什么叫做半衰期？它的影响因素有哪些？、什么叫做半衰期？它的影响因素有哪些？它的应用有哪些？它的应用有哪些？第二页，共三十七页。一、原子核的衰变一、原子核的衰变(shuibin)：1、定义、定义(dngy)：原子核放出原子核放出粒子或粒子或粒子，由于核电荷数粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另外变了，它在周期表中的位置就变了，变成另外一种原子核。我们把这种变化一种原子核。我们把这种变化(binhu)称为原子核的衰称为原子核的衰变。变。2、分类：、分类：衰变衰变衰变衰变3、衰变的规律：、衰变的规律：原子核衰变时原子核衰变时电荷数和质量数电荷数和质量数守恒。守恒。衰变衰变衰变衰变第三页，共三十七页。4、两个重要、两个重要(zhngyo)的衰变：的衰变：铀铀238核放出核放出(fnch)粒子后，成为钍粒子后，成为钍234核核钍钍234核放出核放出粒子粒子(lz)后，成为镤后，成为镤234核核第四页，共三十七页。5、衰变衰变(shuibin)的电子是从哪里来的？的电子是从哪里来的？原子核中没有电子，原子核中没有电子，衰变衰变(shuibin)的实质在于核内的中子的实质在于核内的中子转化成了一个质子和一个电子。转化成了一个质子和一个电子。由此可见：当原子核发生由此可见：当原子核发生衰变时，原子序数衰变时，原子序数(yunzxsh)减小；减小；当原子核发生当原子核发生衰变时，原子序数增大。衰变时，原子序数增大。两种衰变的过程中都伴随着两种衰变的过程中都伴随着射线的发出。射线的发出。第五页，共三十七页。二、半衰期：二、半衰期：放射性元素具有一定的衰变速率，例如氡放射性元素具有一定的衰变速率，例如氡222经过经过衰变后变成钋衰变后变成钋218，发现经过，发现经过3.8天后，天后，有一半的氡发生了衰变，再经过有一半的氡发生了衰变，再经过3.8天后，只天后，只剩下剩下(shnxi)四分之一的氡，再经过四分之一的氡，再经过3.8天后，剩下天后，剩下(shnxi)的的氡为原来的八分之一；氡为原来的八分之一；我们把这种放射性元素我们把这种放射性元素的原子核有半数发生衰变的时间叫做半衰期。的原子核有半数发生衰变的时间叫做半衰期。1、定义、定义(dngy)：2、影响、影响(yngxing)半衰期的因素：半衰期的因素：（1）由原子核内部自身的因素决定，不受压力、）由原子核内部自身的因素决定，不受压力、温度或化学状态等因素的影响。温度或化学状态等因素的影响。（2）不同放射性元素的半衰期是不一样的。）不同放射性元素的半衰期是不一样的。第六页，共三十七页。3、计算、计算(jsun)：其中：其中：N是剩余是剩余(shngy)的原子个数；的原子个数；m是剩余是剩余(shngy)的质量。的质量。是原来的原子个数；是原来的原子个数；是原来的质量。是原来的质量。T是半衰期，是半衰期，t是经历的时间。是经历的时间。第七页，共三十七页。1 1写出以下写出以下(yxi)(yxi)元素进行一次元素进行一次 衰变的核反应方衰变的核反应方程式：程式：2 2写出以下元素进行写出以下元素进行(jnxng)(jnxng)一次一次 衰变的核反应方程式：衰变的核反应方程式：作业作业(zuy)：第八页，共三十七页。第九页，共三十七页。自学自学(zxu)指导题指导题:1、什么叫做原子核的人工转变、什么叫做原子核的人工转变(zhunbin)？什么叫做人工？什么叫做人工放射性同位素？放射性同位素？2、探测射线的仪器和方法都有哪些？、探测射线的仪器和方法都有哪些？3、放射性有哪些应用？、放射性有哪些应用？4、放射性要怎样防护？、放射性要怎样防护？第十页，共三十七页。一、探测射线一、探测射线(shxin)的仪器和方法：的仪器和方法：1、方法、方法(fngf)：（1）粒子使气体或液体）粒子使气体或液体(yt)电离，这些离子可使过饱电离，这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡。和汽产生云雾或使过热液体产生气泡。（2）使照相底片感光。）使照相底片感光。（3）使荧光物质产生荧光。）使荧光物质产生荧光。第十一页，共三十七页。2、仪器、仪器(yq)：（1）威尔逊云室）威尔逊云室(ynsh)：构造构造(guzo)：如图。：如图。照相机照相机透明盖透明盖饱和汽饱和汽放放射射源源活塞活塞原理：原理：在云室内加酒精，使室内在云室内加酒精，使室内充满饱和气。然后使活塞充满饱和气。然后使活塞迅速下移一段距离，使酒精处于过饱和状态，这时若迅速下移一段距离，使酒精处于过饱和状态，这时若有能量较高的粒子飞过，使沿途的气体分子电离，过有能量较高的粒子飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和汽便以这些离子为核心凝成一条雾迹。饱和汽便以这些离子为核心凝成一条雾迹。第十二页，共三十七页。实验实验(shyn)现象：现象：射线射线(shxin)射线射线(shxin)射线一般看不到。射线一般看不到。第十三页，共三十七页。a射射线在云室中的径迹：在云室中的径迹：直而粗直而粗原因：原因：a粒子粒子质量大，不易改量大，不易改变方向，方向，电离离(dinl)本本领大，沿涂大，沿涂产生的粒子多生的粒子多射射线在云室中的径迹：在云室中的径迹：比比较细，而且常常，而且常常弯曲弯曲原因：粒子原因：粒子(lz)质量小，跟气体碰撞易改量小，跟气体碰撞易改变方方向，向，电离本离本领小，沿途小，沿途产生的离子少生的离子少第十四页，共三十七页。（2）、气泡室、气泡室-高能物理实验的最风行的探测(tnc)设备 气泡室是由一密闭容器组成，气泡室是由一密闭容器组成，容器中盛有工作容器中盛有工作(gngzu)液体液体原理与云室的相同，只是气泡室原理与云室的相同，只是气泡室中装中装(zhngzhung)的是液体，如液态的是液体，如液态氢。氢。第十五页，共三十七页。液体在特定的温度和压力下进行液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀绝热膨胀，由于在一定的时，由于在一定的时间间隔内（例如间间隔内（例如50ms）处于）处于过热状态过热状态，液体不会马上沸腾，液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经轨迹这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子发生碰撞而产生低能电子，因而形成离上不断与液体原子发生碰撞而产生低能电子，因而形成离子对，这些离子在复合时会引起局部发热，从而以这些离子对，这些离子在复合时会引起局部发热，从而以这些离子为核心形成胚胎气泡子为核心形成胚胎气泡(qpo)，经过很短的时间后，胚胎气，经过很短的时间后，胚胎气泡泡(qpo)逐渐长大，就沿粒子所经路径留下痕迹。如果这时逐渐长大，就沿粒子所经路径留下痕迹。如果这时对其进行拍照，就可以把一连串的气泡对其进行拍照，就可以把一连串的气泡(qpo)拍摄下来，从拍摄下来，从而得到记录有高能带电粒子轨迹的底片。而得到记录有高能带电粒子轨迹的底片。照相结束后，在液体沸腾之前，立即照相结束后，在液体沸腾之前，立即(lj)压缩工作液压缩工作液体，气泡随之消失，整个系统就很快回到初始状态，体，气泡随之消失，整个系统就很快回到初始状态，准备作下一次探测。准备作下一次探测。第十六页，共三十七页。气气泡泡室室中中带带电电粒粒子子的的径径迹迹(jnj)气泡室的优点：气泡室的优点：它的空间和时间它的空间和时间(shjin)分辨率高；分辨率高；工作循环周期短，本工作循环周期短，本底干净、径迹清晰，底干净、径迹清晰，可反复操作。可反复操作。但也有不足之处：但也有不足之处：那就是扫描和测量那就是扫描和测量时间还嫌太长；时间还嫌太长；体积有限，而且甚为体积有限，而且甚为昂贵，昂贵，第十七页，共三十七页。（3）盖革）盖革米勒米勒(ml)计数器：计数器：构造构造(guzo)(guzo):_+阳极阳极铜圆筒铜圆筒(阴极阴极)里面有一个铜圆筒里面有一个铜圆筒,这是阴极这是阴极(ynj)(ynj),穿过轴心穿过轴心的是阳极的是阳极.管内充有惰性气体管内充有惰性气体.原理原理:当某种射线粒子进入管内时当某种射线粒子进入管内时,使管中气体电离使管中气体电离,产生电子在电场中加速，能量增大产生电子在电场中加速，能量增大,又和管中又和管中气体相碰气体相碰,使气体分子电离使气体分子电离这样一个射线这样一个射线粒子产生大量电子到达阳极，在外电路形成一粒子产生大量电子到达阳极，在外电路形成一次脉冲放电。记下放电次数，得到粒子个数。次脉冲放电。记下放电次数，得到粒子个数。第十八页，共三十七页。一种能自动把放射一种能自动把放射微粒计数出来的仪微粒计数出来的仪器，利用了射线器，利用了射线(shxin)的电离本领的电离本领优缺点：优缺点：灵敏灵敏(lnmn)，但分不出，但分不出射线的种类射线的种类。第十九页，共三十七页。卢瑟福在实验中发现，往容器中通入氮气后，在荧光屏卢瑟福在实验中发现，往容器中通入氮气后，在荧光屏上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比粒子大的粒子穿粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在屏上，这种粒子肯定是在过铝箔，撞击在屏上，这种粒子肯定是在粒子击中某个氮粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。这样，卢瑟福通过人工方法核而使该核发生变化时放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，人类第一次打开实现了原子核的转变，人类第一次打开(dki)了原子核的大门了原子核的大门。第二十页，共三十七页。二、核反应：二、核反应：1 1、定义、定义(dngy)(dngy)：原子核受其他粒子的轰击下生成原子核受其他粒子的轰击下生成(shn chn)(shn chn)新原子核新原子核的过程，成为核反应。的过程，成为核反应。2 2、几个、几个(j)(j)人工核转变方程：人工核转变方程：（1 1）卢瑟福发现质子的方程：）卢瑟福发现质子的方程：（2 2）查德威克发现中子的方程：）查德威克发现中子的方程：（3 3）约里奥）约里奥.居里夫妇发现人工放射性同位素和正居里夫妇发现人工放射性同位素和正电子的方程：电子的方程：第二十一页，共三十七页。19321932年，居里夫妇用年，居里夫妇用粒子轰粒子轰击铍，铝，硼等元素，发现了前所击铍，铝，硼等元素，发现了前所未有的穿透性强的辐射，后来被确未有的穿透性强的辐射，后来被确定为中子流。定为中子流。19341934年，查德威克在用年，查德威克在用 粒子粒子(lz)(lz)轰击铍，铝，轰击铍，铝，硼等元素，除了测到中子流外，还探测到了正电硼等元素，除了测到中子流外，还探测到了正电子。子。有些有些有些有些(yuxi)(yuxi)同位素具有放射性，叫做同位素具有放射性，叫做同位素具有放射性，叫做同位素具有放射性，叫做放射性同位素放射性同位素放射性同位素放射性同位素第二十二页，共三十七页。注意注意(zh y)(zh y)(zh y)(zh y)：1 1、放放射射性性同同位位素素与与放放放放射射性性元元素素一一样样，都都有有一一定的半衰期，衰变规律一样。定的半衰期，衰变规律一样。2 2、放射性同位素衰变可生成放射性同位素衰变可生成(shn chn)(shn chn)(shn chn)(shn chn)另一种新元素。另一种新元素。3 3、可以用人工、可以用人工(rngng)(rngng)的方法得到的方法得到放射性同位素。放射性同位素。4 4、放放射射性性同同位位素素跟跟同同种种元元素素的的非非放放射射性性同同位位素素具具有有相同的化学性质。相同的化学性质。第二十三页，共三十七页。1934年，约里奥年，约里奥居里和伊丽芙居里和伊丽芙居里在用粒子居里在用粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，正电子的质量跟电子相同，所带电到了正电子，正电子的质量跟电子相同，所带电荷与电子相反荷与电子相反(xingfn)，为一个单位的正电荷，更，为一个单位的正电荷，更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发射中子，意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性也有一定但仍继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期原来，铝核被粒子击中后发生了下面的半衰期原来，铝核被粒子击中后发生了下面的反应的反应第二十四页，共三十七页。反应生成物反应生成物P是磷的一种同位素，也有放射是磷的一种同位素，也有放射性，像天然性，像天然(tinrn)放射性元素一样发生衰变，放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，核衰变方程如下：衰变时放出正电子，核衰变方程如下：用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现后来人们用质子、氘核、中子和光要的发现后来人们用质子、氘核、中子和光子轰击原子核，也得到了放射性同位素子轰击原子核，也得到了放射性同位素第二十五页，共三十七页。3、人工放射性同位素与天然、人工放射性同位素与天然(tinrn)放射性物质的对比：放射性物质的对比：（1 1）放射的强度）放射的强度(qingd)(qingd)易控制，还可以制成各种形状易控制，还可以制成各种形状（2 2）半衰期比天然）半衰期比天然(tinrn)(tinrn)放射性物质短得多，因此放射放射性物质短得多，因此放射性废料容易处理。性废料容易处理。第二十六页，共三十七页。放射性放射性同位素同位素同位素同位素的应用的应用(yngyng)(yngyng)放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许多放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许多放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许多放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许多(xdu)(xdu)方面得到了广泛方面得到了广泛方面得到了广泛方面得到了广泛的应用其应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向展开的的应用其应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向展开的的应用其应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向展开的的应用其应用是沿着利用它的射线和作为示踪原子两个方向展开的放放射射性性的的应应用用(yngyng)射线应用射线应用示踪原子示踪原子探伤仪探伤仪培育新种培育新种保存食物保存食物消除有害静电消除有害静电消灭害虫消灭害虫治疗恶性肿瘤治疗恶性肿瘤农作物检测农作物检测诊断器质性和功能性疾病诊断器质性和功能性疾病生物大分子结构及功能研究生物大分子结构及功能研究第二十七页，共三十七页。a a、利用放射线的贯穿、利用放射线的贯穿(gunchun)(gunchun)本领或电离作用本领或电离作用 射线探伤射线探伤：利用：利用 射线射线“透视透视”金属内部，金属内部，看是否存在砂眼、裂纹；看是否存在砂眼、裂纹；培养（农作物）优良品种培养（农作物）优良品种：通过放射线照射，：通过放射线照射，可以对生物体内可以对生物体内DNADNA进行诱变；进行诱变；放射性治疗癌症放射性治疗癌症：放射线可以杀伤癌细胞；：放射线可以杀伤癌细胞；消除静电消除静电：利用射线的电离作用。：利用射线的电离作用。第二十八页，共三十七页。b b、作为示踪原子、作为示踪原子放放射射性性同同位位素素的的化化学学性性质质不不变变，但但带带有有“放射性标记放射性标记”。掺掺入入肥肥料料中中，检检查查农农作作物物对对肥肥料料的的吸吸收收(xshu)(xshu)状况；状况；检查地下输油管的破损位置。检查地下输油管的破损位置。第二十九页，共三十七页。食品食品(shpn)保鲜保鲜棉花棉花(minhua)育种育种放射性同位素造影术放射性同位素造影术粮食保存粮食保存“放疗放疗”治治疗疗放射线测厚仪第三十页，共三十七页。放射性污染放射性污染(wrn)和防护和防护过量的放射性会对环境造成过量的放射性会对环境造成过量的放射性会对环境造成过量的放射性会对环境造成(zochn)(zochn)污染，对人类和自然界产生破坏作用污染，对人类和自然界产生破坏作用污染，对人类和自然界产生破坏作用污染，对人类和自然界产生破坏作用 2020世纪人们在毫无防备的情况世纪人们在毫无防备的情况(qngkung)(qngkung)下研究放射性下研究放射性遭原子弹炸后的广岛遭原子弹炸后的广岛第三十一页，共三十七页。1 1、对生物体的危害、对生物体的危害穿透力穿透力基因突变基因突变2 2、对环境的危害、对环境的危害废料污染废料污染基因突变会最终基因突变会最终(zu zhn)(zu zhn)破坏生态平衡破坏生态平衡3 3、防护措施、防护措施封存、深埋。封存、深埋。第三十二页，共三十七页。放射性污染放射性污染(wrn)和防护和防护为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏(phui)(phui)，人们采取了有效的防范措施：，人们采取了有效的防范措施：，人们采取了有效的防范措施：，人们采取了有效的防范措施：检测辐射检测辐射(fsh)装置装置全全身身污污染染检检测测仪仪辐射检测系统辐射检测系统辐射源的存放辐射源的存放铀铀第三十三页，共三十七页。放射性污染放射性污染(wrn)和防护和防护核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥(shun)(shun)来防止放射线的外泄：来防止放射线的外泄：第三十四页，共三十七页。小结：小结：1、核反应基本上可分为两大类：、核反应基本上可分为两大类：一是自然衰变（天然放射性衰变），一是自然衰变（天然放射性衰变），二是人工二是人工(rngng)衰变（人工衰变（人工(rngng)转变）转变）（发现（发现(fxin)质子的核反应）质子的核反应）（发现（发现(fxin)中子的核反应）中子的核反应）2、放射性同位素的应用、放射性同位素的应用第三十五页，共三十七页。三、放射性同位素的应用三、放射性同位素的应用(yngyng)：1 1、工业部门使用射线来测厚度，检查金属部件内部、工业部门使用射线来测厚度，检查金属部件内部(nib)(nib)是否存在沙眼、裂缝。是否存在沙眼、裂缝。2 2、生活中可以利用放射性同位素来制作、生活中可以利用放射性同位素来制作“烟雾烟雾(ynw)(ynw)报警报警器器”。3 3、医疗上，可以用射线来治疗癌症。、医疗上，可以用射线来治疗癌症。4 4、用射线照射种子，可使种子发生变异，培育新品、用射线照射种子，可使种子发生变异，培育新品种；也可杀死细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。种；也可杀死细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。5 5、用来做示踪原子。、用来做示踪原子。第三十六页，共三十七页。内容(nirng)总结放射性元素的衰变。转化成了一个质子和一个电子。和汽产生云雾或使过热液体产生气泡。气泡室是由一密闭容器组成，容器中盛有工作液体。的是阳极(yngj).管内充有惰性气体.。当某种射线粒子进入管内时,使管中气体电离,。气体相碰,使气体分子电离。一种能自动把放射微粒计数出来的仪器，利用了射线的电离本领。原子核受其他粒子的轰击下生成新原子核。二是人工衰变（人工转变）。5、用来做示踪原子第三十七页，共三十七页。