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1、第一页，共二十四页。第一节第一节 原子核的根本性质原子核的根本性质一一.组成组成1.1.原子核原子核:质子质子:带一个单位的正电荷带一个单位的正电荷中子中子:中性粒子中性粒子 m=1.007277 m=1.007277 原子质量单位原子质量单位 m=1.008665m=1.008665 原子质量单位原子质量单位 核子在一定条件下可以相互转化核子在一定条件下可以相互转化元素符号元素符号质量数质量数质子数质子数中子数中子数=A-ZA-Z2.2.以组成分类：以组成分类：a.a.同位素：质子数相同，中子数不同同位素：质子数相同，中子数不同一个原子质量单位一个原子质量单位 u=1.66055 u=1.6
2、605510-27 Kg 第二页，共二十四页。b.b.同质异能素：质子数相同，中子数相同，能量不同同质异能素：质子数相同，中子数相同，能量不同c.c.同量异位素：核子数相同，质子数不同同量异位素：核子数相同，质子数不同稳定性核素稳定性核素3.3.以性质分类：以性质分类：放射性核素放射性核素二二.性质性质1.1.体积体积:2.2.密度密度:第三页，共二十四页。三三.稳定性稳定性 1.1.质量亏损质量亏损铍铍原子核质量：原子核质量：9.0121858 u9.0121858 u中子质量：中子质量：1.008665 u1.008665 u质子质量：质子质量：1.007277 u1.007277 u原子
3、核质量原子核质量 209 A209 不稳定不稳定第五页，共二十四页。质子数质子数中子数中子数名称名称稳定的核数目稳定的核数目Z ZA-ZA-Z偶偶偶偶偶偶核偶偶核156156偶偶奇奇偶奇核偶奇核4848奇奇偶偶奇偶核奇偶核5050奇奇奇奇奇奇核奇奇核5 5第六页，共二十四页。第二节第二节 核衰变的类型核衰变的类型核衰变：放射性核素自发地以各种形式转化为另一核核衰变：放射性核素自发地以各种形式转化为另一核严格遵守严格遵守:质量守恒定律质量守恒定律能量守恒定律能量守恒定律动量守恒定律动量守恒定律电荷数守恒定律电荷数守恒定律核子数守恒定律核子数守恒定律衰变前后的质量差衰变前后的质量差衰变时的能量衰变
4、时的能量(衰变能衰变能)一一.衰变和内转换衰变和内转换原子核激发状态原子核激发状态跃迁跃迁内转换内转换稳定稳定第七页，共二十四页。跃迁：核子在核内处于运动状态，不同运动状态跃迁：核子在核内处于运动状态，不同运动状态 对应不同能量对应不同能量核的能量状态分成一系列等级核的能量状态分成一系列等级:核能级核能级激发态激发态3.093.683.866.877.67 激发态基态123136C基态基态衰变衰变波长波长 0.01nm 0.01nm特点：特点：射线谱不连续能级不连续射线谱不连续能级不连续A A，Z Z不变，不变，光子光子贯穿本领强贯穿本领强第八页，共二十四页。内转换内转换：将能量直接传给核外内
5、层电子：将能量直接传给核外内层电子将内层电子打出将内层电子打出 (自由电子自由电子)二二.衰变衰变放射性核素放射性核素A A较小的核较小的核 4 42 2HeHe 衰变衰变一个一个 4 42 2HeHe ：粒子粒子许多许多 4 42 2HeHe ：射线射线天然放射性核素天然放射性核素:衰变衰变,使使A A减少减少同种核放出的同种核放出的粒子速度相同粒子速度相同不同核放出的不同核放出的粒子速度不相同粒子速度不相同第九页，共二十四页。特点：特点：第十页，共二十四页。三三.衰变衰变某些原子核不稳定：质子数过多或中子数过多某些原子核不稳定：质子数过多或中子数过多1.1.-衰变衰变第十一页，共二十四页。
6、a.a.能谱连续能谱连续:衰变能由衰变能由粒子与反中微子共有粒子与反中微子共有能量分配不固定能量分配不固定b.b.假设子核处于激发态，伴有假设子核处于激发态，伴有衰变衰变贯穿本领很强贯穿本领很强2.2.+衰变衰变 a.a.能谱连续能谱连续:同同-衰变衰变b.b.假设子核处于激发态，伴有假设子核处于激发态，伴有衰变衰变特点：特点：特点：特点：第十二页，共二十四页。四四.电子俘获电子俘获质子数过多：自由质子并不能放出电子质子数过多：自由质子并不能放出电子总结：总结：射线能谱不连续，射线能谱不连续，射线能谱连续射线能谱连续19331933年泡利提出中微子假设年泡利提出中微子假设衰变衰变:子母核是同质
7、异能素子母核是同质异能素衰变：子母核是同量异位素衰变：子母核是同量异位素电子俘获：子母核是同量异位素电子俘获：子母核是同量异位素特点：特点：第十三页，共二十四页。第三节第三节 核衰变的规律核衰变的规律一一.衰变规律衰变规律大量核大量核 t=0t=0 时时:母核数母核数 N N0 0 t=t t=t 时时:母核数母核数 N Ndtdt:衰变掉的母核数为衰变掉的母核数为 dNdN(1)(1):衰变常数，由核素性质决定衰变常数，由核素性质决定与核素化学性质无关，不随外界条件变化与核素化学性质无关，不随外界条件变化(2)(2)负号表示母核数随时间增长而减少负号表示母核数随时间增长而减少第十四页，共二十
8、四页。(3)(3)某一核素进行某一核素进行 n n 种衰变种衰变:每种衰变常数：每种衰变常数：1 1，2 2，n n，总衰变常数：总衰变常数：=1 1+2 2+n n衰变定律衰变定律t t0 0N NT 2T 3T 4TT 2T 3T 4TN N0 0N N0 0/2/2N N0 0/4/4第十五页，共二十四页。三三.半衰期半衰期二二.平均寿命平均寿命原子核的寿命：放射性核素衰变前存在的时间原子核的寿命：放射性核素衰变前存在的时间第十六页，共二十四页。半衰期半衰期:T TT T 表示放射性核素衰变快慢，不同核素，表示放射性核素衰变快慢，不同核素，T T 不同不同 第十七页，共二十四页。四四.放
9、射性活度放射性活度dN/dtdN/dt：单位时间内母核衰变掉的数目：单位时间内母核衰变掉的数目dN/dtdN/dt 放射掉的放射掉的N N 放射源越强放射源越强第十八页，共二十四页。例例解解:第十九页，共二十四页。例例解解:查表查表第二十页，共二十四页。例例解解:第二十一页，共二十四页。第五节第五节 核的裂变和聚变核的裂变和聚变一一.重核裂变重核裂变 链式反响链式反响1.1.中子轰击铀核中子轰击铀核2.2.链式反响链式反响 重核平均结合能小于重核平均结合能小于中等质量核的平均结合能中等质量核的平均结合能重核分裂成中等重核分裂成中等质量核时释放出能量质量核时释放出能量第二十二页，共二十四页。二二
10、.轻核聚变轻核聚变1.1.聚变聚变2.2.热核反响热核反响3.3.控制控制 轻核聚变成为较重的核轻核聚变成为较重的核释放出巨大的能量释放出巨大的能量百万度百万度19671967年年6 6月月1717日日，我国爆炸第一颗氢弹，我国爆炸第一颗氢弹3.3.临界体积临界体积4.4.控制控制重水型反响堆重水型反响堆19641964年年1010月月1616日，我国爆炸第一颗原子弹日，我国爆炸第一颗原子弹第二十三页，共二十四页。内容总结原子核与放射性。a.同位素：质子数相同，中子数不同。b.同质异能素：质子数相同，中子数相同，能量不同。c.同量异位素：核子数相同，质子数不同。质能关系：E=mc2。1uc2=1.6605510-27(2.99792108)2。轻核:A小，质子数与中子数相等 稳定。跃迁：核子在核内处于运动状态，不同运动状态。射线谱不连续能级不连续。A，Z不变，。某些原子核不稳定：质子数过多或中子数过多第二十四页，共二十四页。