第二節

原子核衰變及半衰期教學課件TeachingCourseware20XX.XX.XX第五章原子核與核能高中物理魯科版（2019）選擇性必修第三冊新課導入在古代，不論是東方還是西方，都有一批人追求“點石成金”之術，他們試圖利用化學方法將一些普通的礦石變成黃金。當然，這些煉金術士的希望都破滅了。那么，真的存在能讓一種元素變成另一種元素的過程嗎？類似于“點石成金”的事一直就在自然界中進行著，這就是伴隨著天然放射現象發生的原子核“衰變”過程。新課講解Newlessonexplanation新課講解一、原子核的衰變1.原子核自發釋放出射線，說明該原子核不穩定，釋放出射線之后就會變為其它元素的原子核。我們把這個變化稱為原子核衰變。天然放射現象中原子核自發地放出α射線或β射線，這樣由于核電荷數變了，它在元素周期表中的位置就變了，就變成另一種原子核。根據釋放出的粒子不同，衰變可分為：α衰變、β衰變、γ衰變。新課講解

α衰變：放出α粒子的衰變稱為α衰變。α衰變的規律：

實質：原子核內的兩個質子和兩個中子結合成一個α粒子，并在一定的條件下作為一個整體從較大的原子核中拋射出來。新課講解β衰變：放出β

粒子的衰變稱為β

衰變。β

衰變的規律：υ為反中微子，不帶電，靜止質量幾乎為0。實質：原子核內的一個中子變成一個質子留在原子核內，同時放出一個電子。新課講解

在原子核衰變過程中產生的新核，有些處于激發態，這些不穩定的激發態會輻射出光子(γ射線)而變成穩定的狀態。而在自然界中，放射性元素往往經歷一系列的衰變直到變為一種穩定的非放射性元素為止。

新課講解二、衰變的快慢——半衰期放射性元素的衰變都有一定的速率。例如：10g的

經a衰變變為

的過程中，每經過3.8天就有一半的

發生衰變，即

從10g減少到5g需要經過3.8天，從5g減少到2.5g又需要經過3.8天……

放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期。新課講解放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期。設某放射性元素的半衰期為T，原來的質量為M，經過時間t，該元素的剩余質量m為:⑴元素的半衰期由原子核內部的因素決定，只與元素的種類有關，跟元素所處的物理或化學狀態無關。不同元素半衰期不同。⑵半衰期是一個統計規律，只對大量的原子核才適用，對少數原子核是不適用的。半衰期為1.6×103年半衰期為4.5×109年半衰期為5.27年半衰期為3.0×10-7秒新課講解三、放射性的應用放射性在工業、農業、醫療衛生和科學研究等許多領域已得到了廣泛應用。1、利用碳14檢測年代

來自宇宙的射線在大氣中能產生放射性14C，與氧結合形成二氧化碳后進入所有活體組織，先被植物吸收，后被動物納入。只要植物或動物生存著，14C在機體內保持一定的水平。而當有機體死亡后，即會停止吸收14C，其組織內的14C便以5730年的半衰期開始衰變并逐漸消失。對于任何含碳物質，只要測定剩余的放射性14C的含量，就可推斷其年代。例如：提取古樹木制成的碳樣品1g，放在射線粒子計數器上進行測量。如果測得該樣品每分鐘衰變的次數是等質量現代樹木所制碳樣品的1/4就表明該古樹木經過了14C的兩個半衰期，即古樹木距今約11460年。新課講解2、示蹤原子

如果在某種元素里摻進一些該元素的放射性同位素，用儀器探測它放出的射線，就可查明這種元素的行蹤。人們把具有這種用途的放射性同位素稱為示蹤原子。

在醫療上，醫生給病人口服或靜脈注射某種放射性示蹤劑，它們就會參與體內特定組織器官的物質循環和代謝，并不斷放出射線。用探測儀器追蹤探查，如通過正電子發射斷層攝影（簡稱PET掃描儀），就可顯示病人內臟器官是否發生病變。新課講解3、放射性同位素電池

放射性同位素電池是一種把放射性同位素衰變時釋放的能量轉化成電能的裝置，它體積小、功率大、使用壽命長，可作為人造衛星、宇宙飛船、海洋工程設施等的電源；4、培育出新的優良品種

利用γ射線照射種子，可使種子內的遺傳物質發生變異，培育出新的優良品種；5、γ射線探傷

利用γ射線穿透能力強的特點，可探查金屬內部有沒有缺陷或裂紋，這種無損探傷技術已廣泛應用于冶金和機械工業。新課講解新課講解四、放射性污染和防護

過量的放射線會對環境造成污染，對人類和自然界產生破壞作用。放射性污染主要來自核爆炸、核泄漏和醫療照射。在核電站、醫院等地方，都設有輻射警示標志。

核爆炸在最初幾秒鐘輻射出來的是強烈的γ射線和中子流，這些射線具有很強的穿透能力，對人體和其他生物體有很強的殺傷作用。核工業和核科學研究中的放射性原材料一旦泄漏，會對生物體和環境產生長期的輻射，重者使人當場死亡，輕者使人患放射性疾病。遭原子彈炸后的廣島新課講解（1）在核電站的核反應堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄（2）用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內，并埋在深海里（3）在生活中要有防范意識，盡可能遠離放射源，盡量減少受輻射的時間.核反應堆外層的厚厚的水泥建筑鉛的屏蔽作用最好，水、水泥等也常用作屏蔽物。放射性的防護新課講解經典例題ClassicExample經典例題1、關于放射性元素的半衰期，下列說法正確的是（）A．半衰期是原子核全部衰變所需時間的一半。B．半衰期是原子核有半數發生衰變所需的時間。C．半衰期是原子量減少一半所需的時間。D．半衰期是元素質量減少一半所需的時間。B經典例題2.A、B兩種放射性元素，它們的半衰期分別為tA=10天，tB=30天，經60天后，測得兩種放射性元素的質量相