1、1了解天然放射现象及其规律；了解天然放射现象及其规律；2知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们；知道三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们；3知道放射现象的实质是原子核的衰变；知道放射现象的实质是原子核的衰变；4知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律；知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律；5理解半衰期的概念理解半衰期的概念一、天然放射现象的发现一、天然放射现象的发现1896年年，法国物理学家，法国物理学家 发现，铀和含铀矿物能够发出发现，铀和含铀矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光物质看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光物质放出射线
2、的性质称为放出射线的性质称为，具有放射性的元素称，具有放射性的元素称为为玛丽玛丽居里和她的丈夫皮埃尔居里和她的丈夫皮埃尔居里发现了两种放射性更强的新居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为元素，命名为 、物质能自发地发出射线的现象叫做物质能自发地发出射线的现象叫做 ；物质放出射线；物质放出射线的性质叫做的性质叫做 ；具有放射性的元素叫做；具有放射性的元素叫做 贝可勒尔贝可勒尔放射性放射性放射性元素放射性元素钋钋(Po)镭镭(Ra)天然放射现象天然放射现象放射性放射性放射性元素放射性元素氦原子核氦原子核 电离电离 穿透穿透 几厘米几厘米 一张纸一张纸 电子流电子流99%穿透穿透电离电离黑纸黑纸铝
3、板铝板射线呈电中性，是能量很高的射线呈电中性，是能量很高的，波长，波长，在，在m以下，它的以下，它的作用更小，但作用更小，但能力更强，甚至能力更强，甚至能穿透几厘米厚的能穿透几厘米厚的 和几十厘米厚的和几十厘米厚的电磁波电磁波很短很短1010电离电离穿透穿透铅板铅板混凝土混凝土衰变衰变衰变衰变42前前衰变衰变不变不变加加1后后一一射线射线是伴随是伴随衰变、衰变、同时产生的同时产生的衰变是原子核中的衰变是原子核中的转化成一个电子，同时还生成转化成一个电子，同时还生成一个一个 留在核内，使核电荷数增加留在核内，使核电荷数增加1.衰变衰变中子中子质子质子四、半衰期四、半衰期放放射性元素的原子核有射性
4、元素的原子核有发生衰变所需要的时间，叫做发生衰变所需要的时间，叫做这种元素的这种元素的 放射性元素衰变的快慢是由放射性元素衰变的快慢是由的因素决定的，的因素决定的，跟原子所处的跟原子所处的和和没有关系没有关系半衰期是半衰期是原子核衰变的统计规律原子核衰变的统计规律衰变定律：衰变定律：NN0et，称为称为，反映放射性元素衰变，反映放射性元素衰变的的半数半数半衰期半衰期核内部自身核内部自身化学状态化学状态外部条件外部条件大量大量衰变常数衰变常数快慢快慢一、三种射线的本质特征一、三种射线的本质特征研究放射线的性质研究放射线的性质如如图图3-2-1所示，把样品放在铅块的窄孔底上，在孔的对面放上所示，把
5、样品放在铅块的窄孔底上，在孔的对面放上照相底片，在没有磁场时，发现在正对孔的位置照相底片，在没有磁场时，发现在正对孔的位置O处，底片感光处，底片感光了，若在铅块和底片之间加上磁场，了，若在铅块和底片之间加上磁场，磁场方向与射线方向垂直，结果在底磁场方向与射线方向垂直，结果在底片上有三个地方感光说明了在磁片上有三个地方感光说明了在磁场作用下，射线分成了三束，表明场作用下，射线分成了三束，表明了射线中有的带正电，有的带负电，了射线中有的带正电，有的带负电，有的不带电有的不带电图图3-2-1(3)射线是一种能量很高的电磁波，波长很短，在射线是一种能量很高的电磁波，波长很短，在1010 m以下以下特征
6、：贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，但电离作用最特征：贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，但电离作用最弱弱三种射线的比较三种射线的比较(1)用用电场或磁场分离电场或磁场分离、射线射线用匀强电场分离时，用匀强电场分离时，射线偏离较小，射线偏离较小，射线偏离较大，射线偏离较大，射线不射线不偏离，如图偏离，如图3-2-2甲所示；用匀强磁场分离时，甲所示；用匀强磁场分离时，射线偏转半径较射线偏转半径较大，大，射线偏转半径较小，射线偏转半径较小，射线不偏转，如图射线不偏转，如图3-2-2乙所示乙所示甲乙甲乙图图3-2-2(2)、射线性质、特征比较射线性质、特征比较 在电场或在电场或磁场中磁场中偏转偏转
7、与与射线射线反向偏转反向偏转不偏转不偏转贯穿本领贯穿本领最弱用纸能挡最弱用纸能挡住住较强穿透几毫较强穿透几毫米的铝板米的铝板最强穿透几厘最强穿透几厘米的铅板米的铅板电离作用电离作用很强很强较弱较弱很弱很弱研究放射性的意义研究放射性的意义如果如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响也就是说，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关因此，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存
8、在着一定结构原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构二、原子核的衰变二、原子核的衰变衰变衰变天然天然放射现象说明了原子核具有复杂的结构原子核放出放射现象说明了原子核具有复杂的结构原子核放出粒粒子或子或粒子后，由于核电荷数变化，变成新的原子核，这种变粒子后，由于核电荷数变化，变成新的原子核，这种变化称为原子核的衰变化称为原子核的衰变衰变规律衰变规律原子核衰变原子核衰变时，前后的电荷数、质量数都守恒时，前后的电荷数、质量数都守恒说明：说明：(1)射线经常伴随射线经常伴随衰变和衰变和衰变产生，原子核放出衰变产生，原子核放出光子不光子不会改变它的质量数和电荷数会改变它的质量数和电荷数(2)
9、衰变过程一般都不是可逆的，所以衰变方程只能用单向箭头表衰变过程一般都不是可逆的，所以衰变方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接示反应方向，不能用等号连接粒子和粒子和粒子衰变的实质粒子衰变的实质粒粒子实质就是氦核，它是由两个质子和两个中子组成的当子实质就是氦核，它是由两个质子和两个中子组成的当发生发生衰变时，原子核中的质子数减少衰变时，原子核中的质子数减少2，中子数也减少，中子数也减少2，因，因此新原子核的电荷数比未发生衰变时的原子核的电荷数少此新原子核的电荷数比未发生衰变时的原子核的电荷数少2，为，为此新原子核比原来的原子核在元素周期表中的位置向前移动两此新原子核比原来的原子核在元素周
10、期表中的位置向前移动两位位衰变是原子核中的一个中子转化成一个电子，即放出一个衰变是原子核中的一个中子转化成一个电子，即放出一个粒粒子，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加子，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加1，但，但衰衰变不改变原子核的质量数，所以发生变不改变原子核的质量数，所以发生衰变后，新原子核比原衰变后，新原子核比原来的原子核在周期表中的位置向后移动一位来的原子核在周期表中的位置向后移动一位半衰期公式的适用条件半衰期公式的适用条件半衰半衰期由放射性元素的原子核内部自身因素决定，跟原子所处期由放射性元素的原子核内部自身因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件无关放射性元素的
11、衰变规律是大量原的化学状态和外部条件无关放射性元素的衰变规律是大量原子核衰变的统计规律，个别原子核经过多长时间衰变无法预测，子核衰变的统计规律，个别原子核经过多长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子核，无半衰期而言对个别或极少数原子核，无半衰期而言三种射线的本质特征三种射线的本质特征【典例典例1】将将、三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，下图表示射线偏转情况中正确的是图表示射线偏转情况中正确的是 ()借题发挥借题发挥明确明确射线，射线，射线及射线及射线的本质特征，并能准确判断射线的本质特征，并能准确判断它们在电场和磁场中的受力情况它们在电场和磁场中的受力情
12、况【变式变式1】从铅从铅罐的放射源放出的射线通过磁场区域被分成三束，如图罐的放射源放出的射线通过磁场区域被分成三束，如图3-2-3所示，由此可判定所示，由此可判定()图图3-2-3A射线由三部分组成，带电情况不同射线由三部分组成，带电情况不同B射线由三部分组成，它们的质量不同射线由三部分组成，它们的质量不同C射线由三部分组成，它们的速度不同射线由三部分组成，它们的速度不同D射线由三部分组成，它们的能量不同射线由三部分组成，它们的能量不同解析解析由于射线进入磁场分成三束，说明磁场对它们的作用力不由于射线进入磁场分成三束，说明磁场对它们的作用力不同，而磁场对带电的运动粒子才可能产生作用，由此可知它
13、们的同，而磁场对带电的运动粒子才可能产生作用，由此可知它们的带电情况不同，故带电情况不同，故A项正确；而磁场的作用力与它们的质量、速项正确；而磁场的作用力与它们的质量、速度、能量没有直接关系，度、能量没有直接关系，B、C、D三项错误三项错误答案答案A【典例典例2】由原子核由原子核的衰变规律可知的衰变规律可知()A放射性元素一次衰变可同时产生放射性元素一次衰变可同时产生射线和射线和射线射线B放射性元素发生放射性元素发生衰变时，新核的化学性质不变衰变时，新核的化学性质不变C放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷放
14、射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加数增加1原子核的衰变规律原子核的衰变规律 解析解析一次衰变不可能同时产生一次衰变不可能同时产生射线和射线和射线，只可能同时产生射线，只可能同时产生射线和射线和射线或射线或射线和射线和射线；原子核发生衰变后，新核的核电荷射线；原子核发生衰变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核数发生了变化，故新核(新的物质新的物质)的化学性质应发生改变；发生正的化学性质应发生改变；发生正电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减少电子衰变，新核质量数不变，核电荷数减少1.答案答案C【变式变式2】原子原子核发生核发生衰变时，此衰变时，此粒子是粒子是()A原子核外的最外
15、层电子原子核外的最外层电子B原子核外的电子跃迁时放出的光子原子核外的电子跃迁时放出的光子C原子核外存在着的电子原子核外存在着的电子D原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出一个电子原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出一个电子【典例典例3】地地球的年龄到底有多大，科学家们是利用天然放射性球的年龄到底有多大，科学家们是利用天然放射性元素的衰变规律来推测的通过对目前发现的最古老的岩石中元素的衰变规律来推测的通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定，测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期铀和铅含量的测定，测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时时(岩石形成初期不含铅岩石形成初期不含铅)的一半铀的
16、一半铀238衰变后形成铅衰变后形成铅206，铀，铀238的相对含量随时间的变化规律如图的相对含量随时间的变化规律如图3-2-4所示图中所示图中N为铀为铀238的原子数，的原子数，N0为铀和铅的总原子数，则由此可以断定：为铀和铅的总原子数，则由此可以断定：半衰期的理解及计算半衰期的理解及计算(1)地球年龄大约为多少年？地球年龄大约为多少年？(2)被测定的古老岩石样品在被测定的古老岩石样品在90亿年后的铀、铅原子数之比是多少？亿年后的铀、铅原子数之比是多少？图图3-2-4神奇的神奇的“碳钟碳钟”20世纪世纪80年代末，全世界的基督徒都在奔走相告，原来，教年代末，全世界的基督徒都在奔走相告，原来，教
17、会用高科技澄清了一个历史大悬案，这就是关于耶稣裹尸布的真会用高科技澄清了一个历史大悬案，这就是关于耶稣裹尸布的真伪鉴定，鉴定证明了那块使人崇敬了多年的裹尸布是假的，它的伪鉴定，鉴定证明了那块使人崇敬了多年的裹尸布是假的，它的原料纤维是原料纤维是13世纪才种出来的，而此时耶稣已被钉在十字架上世纪才种出来的，而此时耶稣已被钉在十字架上1 200多年了这个轰动世界的年代鉴定是由碳多年了这个轰动世界的年代鉴定是由碳14做出的做出的碳碳14的衰变极有规律，其精确性可以称为自然界的的衰变极有规律，其精确性可以称为自然界的“标准时标准时钟钟”死亡的生物实际上就是无处不在的死亡的生物实际上就是无处不在的“时钟
18、时钟”，虽然很多文，虽然很多文物本身不是生物体，如陶瓷、青铜器等，但总能在其上找到一些物本身不是生物体，如陶瓷、青铜器等，但总能在其上找到一些生物体的残留，像烟灰、油脂等，只要找到这些生物构成的碳生物体的残留，像烟灰、油脂等，只要找到这些生物构成的碳14，就能探测出它们所附着的物体的年代就能探测出它们所附着的物体的年代不过，若无现代的高科技手段，人们是无法从文物样品中探不过，若无现代的高科技手段，人们是无法从文物样品中探知碳知碳14的年代信息的，因为碳的年代信息的，因为碳14在自然界的含量实在少得惊人，在自然界的含量实在少得惊人，它和碳总量的正常比例只有一万亿分之一但利用加速器质谱仪，它和碳总量的正常比例只有一万亿分之一但利用加速器质谱仪，根据不同粒子的拐弯半径不同可以容易地捕捉到碳根据不同粒子的拐弯半径不同可以容易地捕捉到碳14，通过测定，通过测定埋藏地下或保存放置的生物体中的碳埋藏地下或保存放置的生物体中的碳14和碳和碳12的比例，按碳的比例，按碳14已已知的固定衰变速率进行计算，即可测出该生物体或文物的年知的固定衰变速率进行计算，即可测出该生物体或文物的年代因为加速器质谱仪能够数碳代因为加速器质谱仪能够数碳14的原子，就大大拓宽了碳的原子，就大大拓宽了碳14的的测年范围，适用于了解从几百年到几万年历史时间内的具体年测年范围，适用于了解从几百年到几万年历史时间内的具体年代代
