原子核與放射性第一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第1節一、原子結構原子是由一個原子核和繞核旋轉的若干電子組成。原子核集中了原子的全部正電荷和幾乎全部原子的質量（核外電子質量與核的質量相比是非常小的），但只占整個原子體積的極小部分。原子的正電荷電量為Ze（Z為原子序數，e為電子電量）；在正常情況下，核外有Z個電子，其總的負電量也為Ze。

第二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第1節一、原子結構玻爾原子結構三個基本假設

1、式中ｍ為電子的質量，ｒ為圓周軌道半徑，ｖ為電子運動的速率，ｈ為普朗克常數，ｎ叫量子數，可以取１、２、３-…等整數值。２、當電子在上述任何一個軌道上運動時，原子處于穩定狀態并不向外輻射能量。

第三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第1節一、原子結構玻爾原子結構三個基本假設

３、電子由一個軌道過渡到另一個軌道時，原子的能量狀態發生變化，同時發射或吸收一個光子。發射或吸收光子的能量hγ等于原子能量的變化，即第四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第1節一、原子結構氫原子核外電子的各條可能軌道的半徑，及電子在各條軌道上運動時的能量

式中的r1、、Ｅ1分別代表第一條（即離核最近的）可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運動時的能量，rn、En分別代表第n條可能軌道的半徑和電子在第n條軌道上運動時的能量。

第五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第1節一、原子結構原子能夠處于一系列不連續的能量狀態中，這些能量狀態通常叫做原子能級。在正常狀態下，原子處于最低能級，這時電子在離核最近的軌道上運動，這種定態叫基態。如果受到外界的作用原子會吸收一定的能量從基態躍遷到高能級，這些定態叫做激發態。

第六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第1節二、

原子核的組成及基本性質

原子核是由質子和中子組成的，兩者統稱為核子。

中子用符號n表示，它是電中性的，其質量是電子質量的1836.6倍。質子用符號p表示，它就是氫核，帶有正電荷，在數值上與電子的負電量相等。質子的質量是電子質量的1836.1倍，與中子的質量近似相等

第七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第1節二、

原子核的組成及基本性質通常把具有不同原子核組成的各種元素統稱為核素，用符號表示。這里X是元素符號，左下角Z標明核內的質子數，也稱核電荷數或原子序數；左上角的A標明核內質子數和中子數之和，亦即核子總數，又稱質量數。質子數相同，中子數不同的核素稱為同位素。

第八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第1節二、

原子核的組成及基本性質原子核的幾個基本性質：１、原子核的電荷：原子核的一個重要特征是它所帶的電量。原子核帶正電，數值總是最小電量單位的整倍數。這個倍數同元素周期表中的原子序數Z是一致的。

２、原子核的質量：原子核的另一個重要特征是它的質量。對原子核的描述或進行某些計算時，往往用整個中性原子的質量數值。原子的總質量等于原子核的質量加核外電子的質量，再減去相當于電子全部結合能的數值。

第九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第1節二、原子核的組成及基本性質３、原子核的成分：原子核是由質子和中子兩種粒子組成的。質子和中子的質量數都是1，所以原子核的質量數也代表構成這個原子核的質子和中子的總數。代表原子核電量的Z也代表核內的質子數。N=A－Z是核內的中子數。質子和中子統稱核子。４、原子核的大小：實驗證明原子核的半徑在米的數量級。

第十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第1節三、質量虧損與結合能１、原子核的質量虧損

原子核的質量，應該等于組成原子核的核子質量的總和，但是從實驗測得的結果恒小于這一數值。如以Mp、Mn和MA分別表示質子、中子和原子核的質量，則核子質量的總和與原子核質量的差值，叫作原子核的質量虧損，以ΔM表示，即ΔM=ZMp＋(A－Z)Mn－MA

第十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第1節三、質量虧損與結合能２、原子核的結合能核子結合成原子核，質量為什么會減少呢？按照相對論原理，質量與能量相聯系，當質子和中子組成原子核時，應有大量的能量釋放出來，這一能量就是原子的結合能，其值為

ΔE=ΔMc2

式中，c為光速，ΔM為原子核的質量虧損。

第十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第1節三、質量虧損與結合能每個核子的平均結合能為

第十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第2節原子核的衰變類型及衰變規律

一、原子核的衰變類型

二、放射性衰變定律

第十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第2節一、原子核的衰變類型

我們把鈾、鐳等核素所具有的、能放出某種射線的性質稱為放射性。自然界中天然存在的某些核素能夠不斷放出上述射線，常稱為天然放射性。這些核素則稱為天然放射性核素或天然放射性同位素。自然界的一些重核素如鈾、鐳等，它們的原子核自發地放出某種射線后轉變成其它的核素，這種現象叫原子核的衰變。

第十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第2節一、原子核的衰變類型α射線，α粒子是帶正電的氦核；放射α粒子而發生的衰變過程叫α衰變。若用X代表母體，Ｙ代表子體，其衰變反應式如下Q是核衰變過程中所放出的能量，叫衰變能。α衰變所形成的子體，其電荷數比母體少了２個，質量數減少了４，所以在元素周期表中的位置比母體前移兩個位置。第十六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第2節一、原子核的衰變類型β射線，β粒子是高速的電子；放射β粒子的衰變過程叫β衰變。其衰變反應式如下：

β衰變時，在放出一個電子的同時，還放出一個中微子。β衰變所形成的子體，其電荷數比母體增加了１，質量數不變，所以在元素周期表中的位置比母體向后移一位，

第十七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第2節一、原子核的衰變類型γ射線，γ射線是波長比X射線更短的電磁輻射。原子核由高能態向低能態躍遷時放出γ光子的現象叫γ躍遷（衰變）。

第十八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第2節二、放射性衰變定律

如果以N0表示在ｔ＝０時的母體核數，經過數學運算可知，

這個公式指出，放射性核素是隨時間按指數函數規律而衰變的，這就是放射性衰變定律。這一定律可用曲線表示。曲線的陡度即下降速度決定于衰變常數λ的大小。λ值越大，曲線下降越快，母體衰變的速度越快。

第十九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第2節二、放射性衰變定律除了用衰變常數表示每種原子核衰變的快慢外，在實際應用中常用到另一個物理量——半衰期。半衰期的定義是：放射性原子核的數量衰減到原來的一半所經歷的時間。通常用Ｔ表示。半衰期和衰變常數λ成反比，衰變常數越大，則半衰落期越短，放射性核素衰變的越快。

第二十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第3節放射性核素在醫學上的應用

一、放射性核素在醫學上的應用

１、示蹤原子

2、利用放射性核素進行治療

二、放射線的防護

第二十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第3節一、放射性核素在醫學上的應用

示蹤原子放射性核素由于放出容易被測到的射線，無形中帶上一種特殊的標記，使得它的蹤跡容易被放射性探測儀器觀測出來。因此當放射性物質和穩定物質混在一起時，可借以測出穩定物質在各種變化過程中的變動情況。此種作用稱為示蹤原子作用。

第二十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第3節二、放射線的防護

１、盡量使用放射性強度小的放射源。２、接觸放射源的強度與射線的照射量成正比。為了減少操作人員的照射劑量，在不影響工作的情況下，應盡量縮短接觸時間。３、增加離放射源的距離。根據放射性強度與距離平方成反比的特點，可以采用遠離放射源操作的方法來達到防護的目的。一般可使用長柄鉗或機械手等操作工具。４、外照射一般應進行屏蔽防護。

第二十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第4節基本粒子簡介一、描述基本粒子特性的物理量

二、基本粒子的分類及相互轉變

三、物質的無限可分性

第二十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第4節一、描述基本粒子特性的物理量

１、質量：一般是以電子的靜止質量ｍe為單位來表示。２、電荷：以電子的電量作為單位來表示，例如電子的電荷為－１，而質子的電荷為＋１。３、壽命：很多基本粒子都是不穩定的，可以自發地衰變為其他粒子，因此我們說每一粒子具有一定的壽命。一般是以同一類粒子的平均壽命來表示。在已發現的三百多種基本粒子中，絕大部分是壽命非常短（秒）的粒子，叫做共振態粒子。壽命較長（秒以上）的基本粒子，叫基態粒子。４、自旋：每一粒子都具有自旋動量矩，可以用自旋量子數表示。自旋量子數簡稱自旋.

第二十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期二第4節二、基本粒子的分類及相互轉變

１、光子族：只有光子一種，它的靜止質量為零，自旋量子數為１。２、輕子族：質量較輕，自旋量了數為1/2。輕子族