天然放射现象.doc

天然放射现象

[知识内容及要求]
1．了解天然放射现象及放射线的性质
2．了解放射性元素的α衰变β衰变及γ衰变的规律及衰变方程
3．了解元素的半衰期
[教学过程设计]
新课讲解:
（一）天然放射现象
人类认识原子核的结构及其变化规律是从发现天然放射现象开始的.
1．发展简介:
（1）1896年,法国物理学家贝克勒耳发现铀及含铀矿物能发出某种看不见的射线,它可穿透黑纸使照相底片感光.
（2）在贝克勒耳工作的启发下,居里夫妇发现放射性更强的元素镭和钋。1903年，居里夫妇和贝克勒耳同获诺贝尔奖金。
2．天然放射现象---能自发地放出射线的现象。
放射性----物体向外发射某种看不见的射线的性质叫放射性。
放射性元素---具有放射性的元素。原子序数为82的铅后的许多元素都具有放射性，少数位于铅之前的元素也具有放射性。
3．射线的偏转实验
卢瑟福及其同事对天然放射性元素作了详细研究，他们将放射线引入电场（或磁场）根据偏转情况，确定射线的组成。实验装置如图。
在电场的作用下射线分成三束：带正电的为α射线，带负电的为β射线，不带电的为γ射线。
4．射线的性质：
(1)α射线：是速度约为光速十分（0.1c）之一的氦核流。其电离本领大，穿透力小。
(2)β射线：是速度接近光速(0.9c)的高速电子流。其电离本领较小，穿透力较大。
(3)γ射线：是波长极短的光子流。其电离作用小，具有极强的穿透能力。
α，β，γ射线带来了核内信息，揭示了原子核内部还应有更基本的结构。
（二）放射性元素的衰变
1.衰变：原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化称为衰变。
2.衰变规律：
用M表示原子核的质量数，用Z表示原子核的电荷数，则元素X的原子核记为X或X
（1）α衰变---放出α粒子的衰变。
衰变方程为：X→Y+He
（新核比原核的质量数减4，电荷数减2）
（2）β衰变---放出β粒子的衰变。
衰变方程为：X→Y+e
（新核比原核的质量数不变，电荷数加1）
注：衰变方程中两边的质量数和电荷数都守恒
(3)γ衰变：原子在发生α衰变或β衰变后生成的新核可能处于激发态，，它们会跃迁到基态（或低激发态）而放射出光子。
3.半衰期：
（1）半衰期τ:有半数原子核发生衰变所用的时间。
ａ．半衰期与原子所处的物理状态和化学状态无关；
b.不同的元素具有不同的半衰期；
c.放射性元素的半衰期是对大量原子进行观察的统计规律，对于个别原子是无意义的。
类比：
托盘上有许多硬币。我们用托盘将硬币每分钟上抛一次。硬币落下后，将正面向上的取出。每经过一分钟盘上留下的硬币数目大约是前次数目的一半。下次抛掷后哪个硬币正面朝上而被取出纯属偶然。每个硬币在下一分钟从盘中取出的概率相同。设硬币的初始数目N0，则t时间后盘上硬币数目为N=N02-t/1min。其中时间T=1min就是硬币的半衰期。
（2）计算公式
N=N0（）或m=m0（1/2）n，其中n=t/τ
N0,m0分别为衰变前的原子数量和质量，N,m为衰变后剩余的原子数量和质量，t为所用的时间，n为半衰期的个数。
例1：U衰变为Rn共发生了----次α衰变和----次β衰变。
[分析与解]设经过n1次α衰变和n2次β衰变，衰变方程为
U→Rn+n1He+n2e
衰变过程质量数守恒：238=222+4n1
电荷数守恒：92=86+2n1-n2
解得：n1=4次,n2=2次
注：分析有关α,β衰变的问题时，应抓住每次α衰变质量数减4，电荷数减2和每次β衰变时质量数不变，电荷数加1这一衰变规律。
例2．Bi的半衰期为5天，10g的铋210经过20天后还剩多少？
解：设铋的原有质量为m0，剩余质量为m
则m=m0(1/2)=m0(1/2)4=10×(1/2)4=0.625g