物理：19.2《放射性元素的衰變》課件(2)(新人教版選修3-5).ppt

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1、原子核衰變放射性衰變的基本規(guī)律?衰變?衰變?衰變穆斯堡爾效應(yīng)放射性衰變基本規(guī)律核衰變原子核是一個量子體系，核衰變是一個量子躍遷過程。對一個特定的放射性核素，其衰變的精確時間是無法預(yù)測的；但對足夠多的放射性核素的集合，其衰變規(guī)律是確定的，并服從量子力學(xué)的統(tǒng)計規(guī)律。7/30/2021放射性衰變基本規(guī)律指數(shù)衰變律l衰變常數(shù)：一個原子核在單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的幾率衰變常數(shù)與外界條件（溫度、壓力、磁場等）幾乎無關(guān)放射性衰變基本規(guī)律半衰期60Co的半衰期為5.27a;238U的半衰期為4.5?109a放射性衰變基本規(guī)律平均壽命平

2、均壽命表示：經(jīng)過時間以后，剩下的核素數(shù)目為初始核素數(shù)目的37%高速粒子：放射性衰變基本規(guī)律放射性強(qiáng)度：單位時間內(nèi)物質(zhì)發(fā)生衰變的原子核數(shù)放射性強(qiáng)度單位：1居里（Ci）=3.7?1010次核衰變/秒1毫居=0.001居里，1微居=0.001毫居1貝克勒（Bq）=1次核衰變/秒1g226Ra的放射性強(qiáng)度近似為1居里放射性衰變基本規(guī)律射線的物質(zhì)效應(yīng)：射線對物質(zhì)的效應(yīng)不僅取決于放射性物質(zhì)本身的強(qiáng)弱，還取決于所釋放的射線的特性及接受射線的材料的性質(zhì)。物質(zhì)效應(yīng)單位：1倫琴（R）=使1kg空氣中產(chǎn)生2.58?10-4庫侖電量的輻射

3、量1拉德（rad）=1g受輻照物質(zhì)吸收100erg的輻射能量1戈瑞（Gr）=1kg受輻照物質(zhì)吸收1J的輻射能量比放射性：A’=A/m(單位質(zhì)量的放射性強(qiáng)度）放射性衰變基本規(guī)律半衰期測量斜率法：中等壽命的放射性元素直接法：長壽命的放射性元素平衡關(guān)系測量法：短壽命的放射性元素放射性衰變基本規(guī)律級聯(lián)衰變規(guī)律放射系A(chǔ)=4nA=4n+2釷系鈾系放射性衰變基本規(guī)律錒系镎系A(chǔ)=4n+3A=4n+1放射性衰變基本規(guī)律級聯(lián)衰變公式對于簡單的級聯(lián)衰變：A?B?C放射性衰變基本規(guī)律放射性衰變基本規(guī)律放射性衰變基本規(guī)律放射性平衡久期平衡：

4、?A<>TB壽命測量短壽命核素的保存：母體+子體放射性衰變基本規(guī)律暫時平衡（準(zhǔn)平衡）：?ATB放射性衰變基本規(guī)律同位素生產(chǎn)同位素生產(chǎn)量：放射性強(qiáng)度：?衰變?衰變的能量條件?衰變方程：能量守恒方程：?衰變能：能量條件：?衰變動量守恒條件：?衰變?衰變的經(jīng)驗定律Geiger-Buttall關(guān)系：改進(jìn)的經(jīng)驗定律：?衰變?衰變的基本理論遂穿幾率：改進(jìn)的經(jīng)驗定律?衰變在E<

5、占的百分比。分衰變常數(shù)：?衰變?衰變:核電荷數(shù)?1，核子數(shù)不變。?-衰變、?+衰變和軌道電子俘獲?-衰變的能量條件：?衰變氚的?-衰變：綱圖規(guī)則：Z小左畫，Z大右畫3H(T=12.33a)?-18.6keV(100%)3He?衰變?+衰變的能量條件：?衰變13N的?+衰變：軌道電子俘獲：13N(T=9.96min)2mec2?+1.19(100%)13C?衰變當(dāng)WK/c2>MX-MY>WL/c2時，K俘獲不能發(fā)生，而發(fā)生L俘獲；2mec2>>Wi，?+衰變的原子核，總可以發(fā)生電子俘獲；但發(fā)生電子俘獲的原子核不一定發(fā)

6、生?+；軌道電子俘獲將伴隨X射線或Auger電子產(chǎn)生；K殼層靠近原子核，所以K俘獲幾率最大；K俘獲與Z3成正比，Z越大，K俘獲越容易發(fā)生。輕核K俘獲幾率很小，中等核EC俘獲和?+衰變同時存在，重核EC俘獲占優(yōu)勢?衰變64Cu(T=12.7h)?-0.573(40%)?+0.66(19%)EC1.68(40.4%)EC0.34(0.6%)?1.3464Zn64Ni2mec2?衰變中微子假說?-衰變的能量譜是連續(xù)的，而原子核是量子體系；測不準(zhǔn)關(guān)系不允許核內(nèi)有電子，?-衰變過程中的電子是如何產(chǎn)生的？?-衰變過程中的能量守

7、恒關(guān)系是如何滿足的？NE?mE??衰變1930年P(guān)auli指出：“只有假定在?-衰變過程中，伴隨每一個電子有一個輕的中性粒子（中微子）一起被發(fā)射出來，使中微子和電子的能量和為常數(shù)，才能解釋連續(xù)?譜。”例如：?衰變能量守恒：中微子和電子的能量和為常數(shù)電荷守恒：中微子的電荷為0角動量守恒：中微子的自旋為1/2伴隨電子產(chǎn)生的中微子：ve?子衰變產(chǎn)生的中微子：v?重輕子?子衰變產(chǎn)生的中微子：v?中微子的質(zhì)量：mv<10eV?衰變?-衰變的費(fèi)米理論費(fèi)米認(rèn)為：正像光子是原子不同狀態(tài)之間躍遷的產(chǎn)物，中微子是原子核中質(zhì)子和中子之間

8、轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的。導(dǎo)致光子產(chǎn)生的是電磁相互作用，而導(dǎo)致中微子產(chǎn)生的是弱相互作用。?-衰變概率公式：中微子被質(zhì)子的俘獲截面：?（1.10?0.26)?10-43cm2?衰變?-衰變的躍遷規(guī)則根據(jù)?-衰變的費(fèi)米理論：電子和中微子的平面波近似：?衰變分波展開：?衰變?-衰變的分類：l=0項有貢獻(xiàn),允許躍遷l=n-1項沒有貢獻(xiàn)，l=n項有貢獻(xiàn),n級禁戒躍遷選擇定則：有母核