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放射性元素的衰變,1,自學(xué)指導(dǎo)題:,1、什么叫做原子核的衰變？分為哪幾種？ 2、 衰變、 衰變分別是怎樣進(jìn)行的？ 3、原子核的衰變滿足什么規(guī)律？ 4、請寫出幾種衰變的衰變方程。 5、什么叫做半衰期？它的影響因素有哪些？ 它的應(yīng)用有哪些？,2,一、原子核的衰變：,1、定義：,原子核放出 粒子或 粒子，由于核電荷數(shù) 變了，它在周期表中的位置就變了，變成另外 一種原子核。我們把這種變化稱為原子核的衰 變。,2、分類：,衰變,衰變,3、衰變的規(guī)律：,原子核衰變時電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒。,衰變,衰變,3,4、兩個重要的衰變：,鈾238核放出 粒子后，成為釷234核,釷234核放出 粒子后，成為鏷234核,4,5、 衰變的電子是從哪里來的？,原子核中沒有電子， 衰變的實(shí)質(zhì)在于核內(nèi)的中子 轉(zhuǎn)化成了一個質(zhì)子和一個電子。,由此可見：當(dāng)原子核發(fā)生 衰變時，原子序數(shù)減小； 當(dāng)原子核發(fā)生 衰變時，原子序數(shù)增大。,兩種衰變的過程中都伴隨著 射線的發(fā)出。,5,二、半衰期：,放射性元素具有一定的衰變速率，例如氡222 經(jīng)過 衰變后變成釙218，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過3.8天后， 有一半的氡發(fā)生了衰變，再經(jīng)過3.8天后，只 剩下四分之一的氡，再經(jīng)過3.8天后，剩下的 氡為原來的八分之一；我們把這種放射性元素 的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變的時間叫做半衰期。,1、定義：,2、影響半衰期的因素：,（1）由原子核內(nèi)部自身的因素決定，不受壓力、 溫度或化學(xué)狀態(tài)等因素的影響。,（2）不同放射性元素的半衰期是不一樣的。,6,3、計算：,其中：N是剩余的原子個數(shù)；m是剩余的質(zhì)量。 是原來的原子個數(shù)； 是原來的質(zhì)量。 T是半衰期，t是經(jīng)歷的時間。,7,1．寫出以下元素進(jìn)行一次 衰變的核反應(yīng)方程式：,2．寫出以下元素進(jìn)行一次 衰變的核反應(yīng)方程式：,作業(yè)：,8,第三節(jié) 探測射線的方法 第四節(jié) 放射性的應(yīng)用與防護(hù),9,,自學(xué)指導(dǎo)題:,1、什么叫做原子核的人工轉(zhuǎn)變？什么叫做人工 放射性同位素？ 2、探測射線的儀器和方法都有哪些？ 3、放射性有哪些應(yīng)用？ 4、放射性要怎樣防護(hù)？,10,一、探測射線的儀器和方法：,1、方法：,（1）粒子使氣體或液體電離，這些離子可使過飽 和汽產(chǎn)生云霧或使過熱液體產(chǎn)生氣泡。,（2）使照相底片感光。,（3）使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。,11,2、儀器：,（1）威爾遜云室：,構(gòu)造：如圖。,,,,,,,,,,,照相機(jī),,透明蓋,,飽和汽,放射源,活塞,原理：,在云室內(nèi)加酒精，使室內(nèi) 充滿飽和氣。然后使活塞 迅速下移一段距離，使酒精處于過飽和狀態(tài)，這時若 有能量較高的粒子飛過，使沿途的氣體分子電離，過 飽和汽便以這些離子為核心凝成一條霧跡。,12,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：,射線,射線,射線一般看不到。,13,a射線在云室中的徑跡：直而粗 原因：a粒子質(zhì)量大，不易改變方向，電離本領(lǐng)大，沿涂產(chǎn)生的粒子多,?射線在云室中的徑跡：比較細(xì)，而且常常彎曲 原因：粒子質(zhì)量小，跟氣體碰撞易改變方向，電離本領(lǐng)小，沿途產(chǎn)生的離子少,14,（2）、氣泡室-----高能物理實(shí)驗(yàn)的最風(fēng)行的探測設(shè)備,氣泡室是由一密閉容器組成，容器中盛有工作液體,原理與云室的相同，只是氣泡室中裝的是液體，如液態(tài)氫。,15,液體在特定的溫度和壓力下進(jìn)行絕熱膨脹，由于在一定的時間間隔內(nèi)（例如50ms）處于過熱狀態(tài)，液體不會馬上沸騰，這時如果有高速帶電粒子通過液體，在帶電粒子所經(jīng)軌跡上不斷與液體原子發(fā)生碰撞而產(chǎn)生低能電子，因而形成離子對，這些離子在復(fù)合時會引起局部發(fā)熱，從而以這些離子為核心形成胚胎氣泡，經(jīng)過很短的時間后，胚胎氣泡逐漸長大，就沿粒子所經(jīng)路徑留下痕跡。如果這時對其進(jìn)行拍照，就可以把一連串的氣泡拍攝下來，從而得到記錄有高能帶電粒子軌跡的底片。,照相結(jié)束后，在液體沸騰之前，立即壓縮工作液體，氣泡隨之消失，整個系統(tǒng)就很快回到初始狀態(tài)，準(zhǔn)備作下一次探測。,16,氣泡室中帶電粒子的徑跡,氣泡室的優(yōu)點(diǎn)： 它的空間和時間分辨率高； 工作循環(huán)周期短，本底干凈、徑跡清晰，可反復(fù)操作。 但也有不足之處： 那就是掃描和測量時間還嫌太長； 體積有限，而且甚為昂貴，,17,（3）蓋革—米勒計數(shù)器：,構(gòu)造:,里面有一個銅圓筒, 這是陰極,穿過軸心 的是陽極.管內(nèi)充有惰性氣體.,原理:,當(dāng)某種射線粒子進(jìn)入管內(nèi)時,使管中氣體電離, 產(chǎn)生電子在電場中加速，能量增大,又和管中 氣體相碰,使氣體分子電離……這樣一個射線 粒子產(chǎn)生大量電子到達(dá)陽極，在外電路形成一 次脈沖放電。記下放電次數(shù)，得到粒子個數(shù)。,18,一種能自動把放射微粒計數(shù)出來的儀器，利用了射線的電離本領(lǐng),優(yōu)缺點(diǎn)： 靈敏，但分不出射線的種類。,19,盧瑟福在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，往容器Ｃ中通入氮?dú)夂?，在熒光屏Ｓ上出現(xiàn)了閃光，這表明，有一種新的能量比α粒子大的粒子穿過鋁箔，撞擊在Ｓ屏上，這種粒子肯定是在α粒子擊中某個氮核而使該核發(fā)生變化時放出的。這樣，盧瑟福通過人工方法實(shí)現(xiàn)了原子核的轉(zhuǎn)變，人類第一次打開了原子核的大門。,20,二、核反應(yīng)：,1、定義：,原子核受其他粒子的轟擊下生成新原子核 的過程，成為核反應(yīng)。,2、幾個人工核轉(zhuǎn)變方程：,（1）盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的方程：,（2）查德威克發(fā)現(xiàn)中子的方程：,（3）約里奧.居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素和正 電子的方程：,21,1934年，查德威克在用α粒子轟擊鈹，鋁，硼等元素，除了測到中子流外，還探測到了正電子。,有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素,22,注意： 1、放射性同位素與放放射性元素一樣，都有一定的半衰期，衰變規(guī)律一樣。,2、放射性同位素衰變可生成另一種新元素。,3、可以用人工的方法得到放射性同位素。,4、放射性同位素跟同種元素的非放射性同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)。,23,1934年，約里奧·居里和伊麗芙·居里在用粒子轟擊鋁箔時，除探測到預(yù)料中的中子外，還探測到了正電子，正電子的質(zhì)量跟電子相同，所帶電荷與電子相反，為一個單位的正電荷，更意外的是，拿走放射源后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性也有一定的半衰期．原來，鋁核被粒子擊中后發(fā)生了下面的反應(yīng),24,反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，也有放射性，像天然放射性元素一樣發(fā)生衰變，衰變時放出正電子，核衰變方程如下： 用人工方法得到放射性同位素，這是一個很重要的發(fā)現(xiàn)．后來人們用質(zhì)子、氘核、中子和光子轟擊原子核，也得到了放射性同位素．,25,3、人工放射性同位素與天然放射性物質(zhì)的對比：,（1）放射的強(qiáng)度易控制，還可以制成各種形狀,（2）半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，因此放射 性廢料容易處理。,26,放射性同位素的應(yīng)用,放射性同位素在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、和科學(xué)研究等許多方面得到了廣泛的應(yīng)用．其應(yīng)用是沿著利用它的射線和作為示蹤原子兩個方向展開的．,,放射性的應(yīng)用,射線應(yīng)用,示蹤原子,,,,,探傷儀,培育新種,保存食物,消除有害靜電,消滅害蟲,治療惡性腫瘤,,,,,農(nóng)作物檢測,診斷器質(zhì)性和功能性疾病,生物大分子結(jié)構(gòu)及功能研究,,,,27,a、利用放射線的貫穿本領(lǐng)或電離作用 ①γ射線探傷：利用γ射線“透視”金屬內(nèi)部，看是否存在砂眼、裂紋； ②培養(yǎng)（農(nóng)作物）優(yōu)良品種：通過放射線照射，可以對生物體內(nèi)DNA進(jìn)行誘變； ③放射性治療癌癥：放射線可以殺傷癌細(xì)胞； ④消除靜電：利用射線的電離作用。,,28,b、作為示蹤原子 放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)不變，但帶有“放射性標(biāo)記”。 ①摻入肥料中，檢查農(nóng)作物對肥料的吸收狀況； ②檢查地下輸油管的破損位置。,,29,,,,,,放射性 的應(yīng)用,食品保鮮,棉花育種,放射性同位素造影術(shù),糧食保存,“放療”治療,放射線測厚儀,30,放射性污染和防護(hù),過量的放射性會對環(huán)境造成污染，對人類和自然界產(chǎn)生破壞作用．,20世紀(jì)人們在毫無防備的情況下研究放射性,,遭原子彈炸后的廣島,,,,31,1、對生物體的危害 穿透力 基因突變 2、對環(huán)境的危害 廢料污染 基因突變會最終破壞生態(tài)平衡 3、防護(hù)措施 封存、深埋。,,32,放射性污染和防護(hù),為了防止有害的放射線對人類和自然的破壞，人們采取了有效的防范措施：,檢測輻射裝置,,,,全身污染檢測儀,,輻射檢測系統(tǒng),輻射源的存放,鈾,33,放射性污染和防護(hù),核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄：,,34,小結(jié)： 1、核反應(yīng)基本上可分為兩大類： 一是自然衰變（天然放射性衰變）， 二是人工衰變（人工轉(zhuǎn)變）,（發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)）,（發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)）,2、放射性同位素的應(yīng)用,35,三、放射性同位素的應(yīng)用：,1、工業(yè)部門使用射線來測厚度，檢查金屬部件內(nèi)部 是否存在沙眼、裂縫。,2、生活中可以利用放射性同位素來制作“煙霧報警 器”。,3、醫(yī)療上，可以用射線來治療癌癥。,4、用射線照射種子，可使種子發(fā)生變異，培育新品 種；也可殺死細(xì)菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長保存期。,5、用來做示蹤原子。,36,