18基础物理学第三版第18章原子核与放射性精读.ppt

* * * * * * * * * * * * 核历史——点滴 玛丽·居里以自己的勤奋和天赋，在物理学和化学领域，都作出了杰出的贡献，是唯一一位在两个不同学科领域、两次获得诺贝尔奖的著名科学家。发现放射性元素钋 Po 和镭 Ra 。 第十八章 原子核与放射性 最早发现是一个名叫贝克勒尔的人。贝克勒尔发现天然放射性，标志着原子核物理学的开端。因此他和居里夫妇共同获得1903年的诺贝尔物理学奖。 1952年10月31日，世界第一枚氢弹在太平洋马绍尔群岛一个环礁上成功爆炸，核当量高达1000万吨，相当于700枚广岛原子弹，把一个直径1.6公里的小岛活生生地炸没了，燃起火球直径就超过了5公里。 1967年6月17日，我国第一颗氢弹在罗布泊爆炸成功。 1964年10月16日，中国第一次将原子核裂变的巨大火球和蘑菇云升上了戈壁荒漠。 第十八章 原子核与放射性 1、理解原子核的一般性质及其核模型。 2、掌握放射性衰变类型 3、掌握放射性衰变规律。 学习目标 第一节 原子核的基本性质 一、原子核的组成 1. 原子核的电荷数 nuclear charge Z: 原子序数 nuclear number Z： 2. 核子 nucleon : 组成原子核的质子和中子. 原子质量单位 atomic mass unit u 3. 原子核的质量和质量数A: 质子 proton ： 中子 neutron ： 原子核的质量的近似： 4. 核素 nuclide ：一类具有确定的质子数、核子数和能量状态的中性原子称为核素。用符号 或 。 同位素 isotope ：同一种元素的核内可以含有多种核子数，即它们具有相同的质子数而中子数不同, 它们在元素周期表占据同一位置, 具有相同的化学性质。如氢的同位素 。 同量异位素 isobar ：质量数相同，质子数不同的一类核数。如 。 同核异能素 isomer ：质量数和质子数都相同而处在不同能量状态的一类核数。如 。 同中子异位素 isotone ：中子数相同，质子数不同的一类核数。如 。 第一节 原子核的基本性质 原子核的大小: 原子核的密度: 核半径比原子半径小106倍。假设原子核大小如豌豆粒 ~ mm ，则原子半径约为~ km 。 普通物质的密度: 二、原子核的基本性质 第一节 原子核的基本性质 1. 质量亏损 mass defect : 2. 结 合 能 binding energy : 三、原子核的质量亏损与结合能 第一节 原子核的基本性质 3. 比结合能 specific binding energy : 物理意义：若把一个核子放入原子核里，则平均释放能量?。反之若从核内取出一个核子，则需要克服原子核对核子的引力平均做功? 。因此， ? 越大，表示核子间结合得越紧密， ? 的大小可以作为核稳定性的量度。 自然界中各种核的结合能相差甚大，但比结合能却相差不大, 如下页图。 重核裂变：原子弹、原子能反应堆等 轻核聚变：氢弹等 第一节 原子核的基本性质 第一节 原子核的基本性质 核力：核子之间存在的一种短程强吸引力。 （1）核力是一种短程力； （2）核力与电荷无关； （3）核力是具有饱和性的交换力。 四、核力 nuclear force 第一节 原子核的基本性质 第二节 原子核的放射性衰变类型 有些核素的原子核是不稳定的，能自发地放出由某些离子组成的射线后变为另一种核素，这类核素称为放射性核素。 如铀，钚等元素周期表中序数较大的元素。放射性，核衰变。 衰变的类型 ?粒子： 核 ?粒子：电子； ?+粒子：正电子 ?光子：能量高于X射线 守恒规律：电荷数、质量数、能量、动量和核子数。 第二节 原子核的放射性衰变类型 1. ?衰变: 1 ?衰变：质量数A 209的放射性核素自发地放射? 射线而变成 另一种核素的现象。 2 ?衰变过程式: 3 ?衰变位移法则：子核Y比母核X 电荷数减少2，核子数减少4，在 元素周期表要前移2位。 4 ?衰变纲图： 一、 放射性衰变 第二节 原子核的放射性衰变类型 2. ?衰变 2 ??衰变： 3 ?+衰变： 4 电子俘获： 1 ?衰变：放射性核素自发地放射?射线（高速电子） 或俘获轨道电子而变成另一种核素的现象。 5 俄歇电子 Auger electron ：一个内层电子被俘获后，外层电子会立即填补这一空位，同时释放能量。这个能量可以发射标识X射线的形式放出，也可以使另一外层电子电离成为自由电子。这种被电离的电子称为俄歇电子。 第二节 原子核的放射性衰变类型 6 ?能谱图： 由于?衰变过程中有中微子参与，衰变所放出的能量将在电子、中微子和子核之间任意分配，因此?射线的能谱是连续的。