人教版高中物理选修【3-5】《放射性元素的衰变》ppt课件.ppt

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1、原子核衰变,放射性衰变的基本规律 衰变 衰变 衰变穆斯堡尔效应,放射性衰变基本规律,核衰变原子核是一个量子体系，核衰变是一个量子跃迁过程。对一个特定的放射性核素，其衰变的精确时间是无法预测的；但对足够多的放射性核素的集合，其衰变规律是确定的，并服从量子力学的统计规律。,放射性衰变基本规律,指数衰变律 l衰变常数：一个原子核在单位时间内发生衰变的几率衰变常数与外界条件（温度、压力、磁场等）几乎无关,放射性衰变基本规律,半衰期60Co的半衰期为5.27a; 238U的半衰期为4.5109a,放射性衰变基本规律,平均寿命平均寿命表示：经过时间以后，剩下的核素数目为初始核素数目的37%高速粒子：,放射

2、性衰变基本规律,放射性强度：单位时间内物质发生衰变的原子核数放射性强度单位：1居里（Ci）=3.71010次核衰变/秒 1毫居=0.001居里，1微居=0.001毫居 1贝克勒（Bq）=1次核衰变/秒1g226Ra的放射性强度近似为1居里,放射性衰变基本规律,射线的物质效应：射线对物质的效应不仅取决于放射性物质本身的强弱，还取决于所释放的射线的特性及接受射线的材料的性质。物质效应单位：1伦琴（R）=使1kg空气中产生2.5810-4库仑电量的辐射量 1拉德（rad）=1g受辐照物质吸收100erg的辐射能量 1戈瑞（Gr）=1kg受辐照物质吸收1J的辐射能量 比放射性：A = A/m (单位质

3、量的放射性强度）,放射性衰变基本规律,半衰期测量斜率法：中等寿命的放射性元素直接法：长寿命的放射性元素平衡关系测量法：短寿命的放射性元素,放射性衰变基本规律,级联衰变规律放射系,A= 4n,A= 4n+2,钍系,铀系,放射性衰变基本规律,锕系,镎系,A= 4n+3,A= 4n+1,放射性衰变基本规律,级联衰变公式对于简单的级联衰变：ABC,放射性衰变基本规律,放射性衰变基本规律,放射性衰变基本规律,放射性平衡久期平衡：ATB寿命测量短寿命核素的保存：母体+子体,放射性衰变基本规律,暂时平衡（准平衡）：ATB,放射性衰变基本规律,同位素生产同位素生产量：放射性强度：, 衰变, 衰变的能量条件 衰

4、变方程：能量守恒方程： 衰变能：能量条件：, 衰变,动量守恒条件：, 衰变, 衰变的经验定律Geiger-Buttall 关系：改进的经验定律：, 衰变, 衰变的基本理论遂穿几率：改进的经验定律, 衰变,在EMX-MYWL/c2时， K俘获不能发生，而发生L 俘获；2mec2 Wi ， +衰变的原子核，总可以发生电子俘获；但发生电子俘获的原子核不一定发生 +；轨道电子俘获将伴随X射线或Auger电子产生；K壳层靠近原子核，所以K俘获几率最大； K俘获与Z3成正比， Z越大，K俘获越容易发生。轻核K俘获几率很小，中等核EC俘获和 +衰变同时存在，重核EC俘获占优势, 衰变,64Cu (T=12.

5、7h), -0.573(40%), +0.66(19%),EC1.68(40.4%),EC0.34(0.6%), 1.34,64Zn,64Ni,2mec2, 衰变,中微子假说 -衰变的能量谱是连续的，而原子核是量子体系；测不准关系不允许核内有电子， -衰变过程中的电子是如何产生的？ -衰变过程中的能量守恒关系是如何满足的？,N,E m,E, 衰变,1930年Pauli指出：“只有假定在 -衰变过程中，伴随每一个电子有一个轻的中性粒子（中微子）一起被发射出来，使中微子和电子的能量和为常数，才能解释连续 谱。”例如：, 衰变,能量守恒：中微子和电子的能量和为常数电荷守恒：中微子的电荷为0角动量守恒

6、：中微子的自旋为1/2伴随电子产生的中微子：ve子衰变产生的中微子：v重轻子子衰变产生的中微子：v中微子的质量：mv0.1s)的激发态核素（AmX）同质异能素发生的 跃迁（或内转换）称为同质异能跃迁(IT)同质异能素可以直接发生 衰变和衰变。,113Sn(T=118d),EC(1.8%),EC(98.2%),0.253MeV ,0.393MeV (65%) IC(35%),113mIn(T=104min),113In,穆斯堡尔效应,共振吸收：当用钠的D线激发处于基态的钠原子时，由于D线的能量与钠基态原子跃迁所需要的能量几乎相等，所以将导致共振吸收。能级宽度 = 10-8eV因光子发射所导致的光子谱线位移E= 10-11eV (动量守恒和能量守恒要求原子反向运动的反冲能）,10-8eV,10-11eV,hv,ER,穆斯堡尔效应,核反冲对共振吸收的影响能量守恒：动量守恒：能级宽度：57Fe:ER=210-3eV, =4.710-9eV,10-9eV,10-3eV,穆斯堡尔效应,穆斯堡尔效应：无反冲共振吸收能量守恒：动量守恒：穆斯堡尔1961年获诺贝尔奖,穆斯堡尔效应,穆斯堡尔效应的应用多普勒位移：测定重力红移在距地球表面20米处的频率变化为210-15,v,穆斯堡尔效应,测量核能级的精细结构分裂,