2、三種射線的本質和特性比較
①α射線:是氦核(he)流,速度約為光速的十分之一,在空氣中射程幾厘公尺,貫穿本領小,電離作用強.
②β射線:是高速的電子流,速度約為光速十分之幾,穿透本領較大,能穿透幾公釐的鋁板,電離作用較弱.
③γ射線:是高能光子流,波長極短的電磁波,貫穿本領強,能穿透幾厘公尺鉛板,電離作用小.
放射性元素有的原子核放出α射線,有的放出β射線,多餘的能量以γ光子的形式射出.
三種射線在勻強磁場、勻強電場、正交電場和磁場中的偏轉情況比較:
3、原子核的衰變
定義:放射性元素的原子核由於放出某種粒子而轉變為新核的變化稱為衰變.
衰變規律:電荷數和質量數都守恆.
(1)α衰變的一般方程:→+he·每發生一次α衰變,新元素與原元素相比較,核電荷數減小2,質量數減少4.
α衰變的實質:是某元素的原子核同時放出由兩個質子和兩個中子組成的粒子(即氦核).(核內)
(2)β衰變的一般方程:→+e.每發生一次β衰變,新元素與原元素相比較,核電荷數增加1,質量數不變.
β衰變的實質:是元素的原子核內的乙個中子變成質子時放射出乙個電子.(核內), +β衰變:
(3)γ射線是伴隨α衰變或β衰變同時產生的、γ射線不改變原子核的電行數和質量數.
γ射線實質:是放射性原子核在發生α衰變或β衰變時,產生的某些新核由於具有過多的能量(核處於激發態)而輻射出光子.
(4)半衰期知放射性標誌
定義:放射性元素的原子核有半數發生衰變需要的時間,叫這種元素的半衰期. (對大量原子核的統計規律)
用希臘字母τ表示公式:,
(1)半衰期由放射性元素的原子核內部本身的因素決定的,跟原子所處的物理狀態(如壓強、溫度等)或化學狀態(如單質或化合物)無關.
(2)半衰期只對大量原子核衰變才有意義,因為放射性元素的衰變規律是統計規律,對少數原子核衰變不再起作用.
(3)確定衰變次數的方法:設放射性元素x經過n次α衰變m次β衰變後,變成穩定的新元素y,
則表示核反應的方程為:x→y+nhe +me. 由此可見確定衰變次數可歸結為解乙個二元一次方程組.
根據質量數守恆和電荷數守恆可列方程兩式聯立得:
三.原子核的人工轉變核能
1.原子核的組成:質子和中子組成原子核。質子和中子統稱為核子。
原子核的質量數等於其核子數,原子核的電荷數等於其質子數,原子核的中子數n等於其質量數a與電荷數z之差,即n=a—z。
質子質量= 1.007277u=1.6725×10-27kg; 中子質量=1.008665u=1.6748×10--27kg
具有相同的質子數、不同的中子數的原子核互稱為同位素.
2.原子核的人工轉變及其三大發現
原子核的人工轉變:用人工方法使一種原子核變成另一種原子核的變化.用高能粒子轟擊靶核,產生另一種新核的反應過程,
反應方程。式中是靶核的符號,為入射粒子的符號,是新生核符號,是放射出的粒子的符號。
①1919盧瑟福發現質子:n+he→o+h
②2023年查德威克發現中子:be+he→c+n
③2023年約里奧居里夫婦發現放射性同位素和正電子 al+he →p+n p→si+e (其中,p是放射性同位素,e為正電子.)
3.放射性同位素的應用
⑴利用其射線:
利用α射線的電離作用,用於使空氣電離,將靜電洩出,從而消除有害靜電。
γ射線探傷:如利用鈷60放出的很強的γ射線來檢查金屬內部有沒有砂眼和裂紋,這叫γ射線探傷,γ射線貫穿性強,可用於金屬探傷,
利用放射線的貫穿本領了解物體的厚度和密度的關係,可以用放射性同位素來檢查各種產品的厚度,密封容器中的液面高度,從而自動控制生產過程,
利用射線殺死體內的癌細胞等.用於**惡性腫瘤。各種射線均可使dna發生突變,可用於生物工程,基因工程。
⑵作為示蹤原子。如在生物科學研究方面,研究生物大分子結構及其功能。同位素示蹤技術起著十分重要的作用。
在人工方法合成牛胰島素的研製、驗證方向、示蹤原子起著重要的作用. 診斷甲狀腺疾病的型別。
在輸油管線漏的檢查和對植物生長的檢測方面,示蹤原子都起著重要作用.用於研究農作物化肥需求情況,
⑶進行考古研究。利用放射性同位素碳14,判定出土木質文物的產生年代。
一般都使用人工製造的放射性同位素(種類齊全,半衰期短,可製成各種形狀,強度容易控制)
四.核力與核能
1.核力:原子核的半徑很小,其中的質子之間的庫侖力很大,受到這麼大的庫侖斥力卻能是穩定狀態,一定還有另外一種力把各核子緊緊地拉在一起.這種力叫做核力(很強的短程力)
①核力是很強的力 ②核力作用範圍小只在2.0×10-15 m短距離內起作用 ③每個核子只跟它相鄰的核子間才有核力作用
2.核能
(1)結合能:核子結合成原子核時放出一定的能量,原子核分解成核子時吸收一定能量,這種能量叫結合能.
(2)質量虧損:核子結合生成原子核,所生成的原子核的質量比生成它的核子的總質量要小些,這種現象叫做質量虧損。
也可以認為.在核反應中,參加核反應的總質量m和核反應後生成的核總質量m/之差: δm=m一m/
(3)愛因斯坦質能方程:愛因斯坦的相對論指出:物體的能量和質量之間存在著密切的聯絡,
它們的關係是:e = mc2,這就是愛因斯坦的質能方程。質能方程的另乙個表達形式是:δe=δmc2。
質能方程告訴我們質量和能量之間存在著簡單的正比關係.物體的能量增大了,質量也增大了;能量減小了,質量也減小.
(4)核能計算:
①應用公式δe=δmc 2時應選用國際單位,即δem的單位為j,δm的單位為kg,c的單位為m/s.
②1u相當於931.5mev,其中u為原子質量單位:1u=1.660566×10-27kg ,lmev= l06 ev,lev=1.6×10-19j
③應用公式δe=931.5δm時,δe的單位為兆電子伏(mev),δm的單位為原子質量單位.
五.重核的裂變與輕核的聚變
1.重核的裂變(原子彈、核電站的原理)
①所謂重核即為質量數很大的原子核.裂變方程式例舉:
②重核俘獲乙個中子後**為兩個或幾個中等質量數的原子核的反應過程叫重核的裂變。在裂變的同時,還會放出幾個中子和大量能量.
鈾235裂變時,同時放出2—3個中子,如果這些中子再引起其他鈾235核裂變,就可使裂變反應不斷地進行下去,釋放越來越多的能量,這種反應叫鏈式反應(原子彈的原理).核反應堆是人類對核裂變能的利用。
鈾235核能夠發生接式反應的鈾塊的最小體積叫做它的臨界體積.鏈式反應條件:①純鈾235;②達到臨界體積
③核反應堆的構造:
a.核燃料——用鈾棒(含3%-4%的濃縮鈾) b.減速劑——用石墨、重水或普通水(只吸收慢中子)
c.控制棒——用鎘做成(鎘吸收中子的能力很強) d.冷卻劑——用水或液態鈉(把反應堆內的熱量傳遞出去)
e.建很厚的水泥防護層遮蔽射線,還要考慮核廢料的處理。
2.輕核的聚變(原子彈的原理) 優點:產能效率高,燃料的儲量豐富,安全清潔,廢料少易處理。
①所謂輕核是指質量數很小的原子核,如氫核、氘核等.
②某些輕核結合成質量數較大的原子核的反應過程叫做輕核的聚變,同時放出大量的能量.方程:h+h→he+n
輕核聚變條件:只能發生在超高溫(需要幾百萬度高溫)條件下,故輕核聚變也叫做熱核反應.
(在太陽內部、原子彈的**、雷射聚焦才能達到這樣的高溫)。
受控熱核反應:是人類對聚變能的利用,使得巨大的熱核反應能量不以**的形式釋放,而是在人工控制下逐漸釋放出來,並加以利用。
六.粒子物理學
到19世紀末,人們認識到物質由分子組成,分子由原子組成,原子由原子核和電子組成,原子核由質子和中子組成。
20世紀30年代以來,人們認識了正電子、μ子、k介子、π介子等粒子。後來又發現了各種粒子的反粒子(質量相同而電荷及其它一些物理量相反)。
現在已經發現的粒子達400多種,形成了粒子物理學。按照粒子物理理論,可以將粒子分成三大類:媒介子、輕子和強子,其中強子是由更基本的粒子——夸克組成。
從目前的觀點看,媒介子、輕子和夸克是沒有內部結構的「點狀」粒子。
用粒子物理學可以較好地解釋宇宙的演化。
1。掌握典型的反應方程
1.四種核反應型別(衰變,人工核轉變,重核裂變,輕核驟變)
⑴衰變: α衰變:(實質:核內)α衰變形成外切(同方向旋),
β衰變:(實質:核內的中子轉變成了質子和中子)
β衰變形成內切(相反方向旋),且大圓為α、β粒子徑跡。
衰變:(核內)
衰變:原子核處於較高能級,輻射光子後躍遷到低能級。
⑵人工轉變:(發現質子的核反應)(盧瑟福)用α粒子轟擊氮核,並預言中子的存在
發現中子的核反應)(查德威克)釙產生的α射線轟擊鈹
人工製造放射性同位素)
正電子的發現(約里奧居里和伊麗芙居里夫婦)α粒子轟擊鋁箔
⑶重核的裂變:
在一定條件下(超過臨界體積),裂變反應會連續不斷地進行下去,這就是鏈式反應。
⑷輕核的聚變: (需要幾百萬度高溫,所以又叫熱核反應)
所有核反應的反應前後都遵守:質量數守恆、電荷數守恆。(注意:質量並不守恆。)
2.理解原子核的變化
無論天然放射性元素的衰變,還是原子核的人工轉變,都遵循電荷數守恆、質量數守恆(注意:質量並不守恆),動量守恆與能量守恆有關規律,除去會寫核反應過程以外,還需結合以前學過的力學知識、電磁學知識進行有關計算.
3.理解核能與核能的計算
凡是釋放核能的核反應都有質量虧損。核子組成不同的原子核時,平均每個核子的質量虧損是不同的,所以各種原子核中核子的平均質量不同。核子平均質量小的,每個核子平均放的能多。
鐵原子核中核子的平均質量最小,所以鐵原子核最穩定。凡是由平均質量大的核,生成平均質量小的核的核反應都是釋放核能的。
原子核知識點總結
知道原子核的組成,知道天然放射現象,了解半衰期對半衰期的公式的計算不作要求,知道幾種核反應方程,知道核力和結合能。1.天然放射現象 天然放射現象的發現,使人們認識到原子核也有複雜結構。核變化從貝克勒耳發現天然放射現象開始衰變 用電磁場研究 各種放射線的性質比較 屬探傷,也可用於 惡性腫瘤。各種射線均...
原子與原子核的知識點
一 原子物理 中幾個問題的確定 1 氫原子自發幅射所能產生的光譜條數 當一群氫原子處於第n能級的激發態而向低能級躍遷時,可以向外幅射出種不同波長的光。但是當乙個處於激發態的氫原子 它最多向外幅射的光子頻率數目,只有它從高能級向低能級逐步躍遷,才能外幅射最多頻率的光子。2 為什麼把電子能級當作氫原子能...
高考知識之原子與原子核總結
第十八章原子結構 一.電子 英國物理學家湯姆孫認為陰極射線就是帶電粒子流,經過實驗,他發現那就是電子流,電子的電荷後來由密立根通過 油滴實驗 測得,e 1.6 10 19 二.粒子散射實驗 盧瑟福和學生用 粒子轟擊金箔,發現 絕大多數的 粒子穿過金箔後,基本上沿 原來的方向前進,但有極少數 粒子發生...