第三節(jié) 放射性同位素第四節(jié) 核力和結(jié)合能

1、第三節(jié)第三節(jié) 放射性同位素放射性同位素1.1.盧瑟福盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程一、核反應(yīng)：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程。程。N147+He42O178+H11同樣：同樣：F199+He42Ne2210H11+B105+He42C136+H112.2.查德威克查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程Be94He42n10C126+以上核反應(yīng)類型是：原子核的人工轉(zhuǎn)變以上核反應(yīng)類型是：原子核的人工轉(zhuǎn)變3、核反應(yīng)過程：電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒， 動(dòng)量、能量亦守恒。說明：核反應(yīng)是原子核的變化，化學(xué)反應(yīng)是核外電子的變化二.人工放射

2、性同位素1、1934年，小居里夫婦發(fā)現(xiàn) 核反應(yīng)方程 *磷30衰變nPHeAl103015422713eSiP01301430152、人工放射性同位素：二.應(yīng)用1）放射強(qiáng)度容易控制）放射強(qiáng)度容易控制2）可以制成各種需要的形狀）可以制成各種需要的形狀3）半衰期更短）半衰期更短4）放射性廢料容易處理）放射性廢料容易處理（1 1）利用射線：）利用射線：射線測(cè)厚裝置射線測(cè)厚裝置煙霧報(bào)警器煙霧報(bào)警器放射治療放射治療培育新品種，延長(zhǎng)保質(zhì)期培育新品種，延長(zhǎng)保質(zhì)期（2 2）作為示蹤原子）作為示蹤原子棉花對(duì)磷肥的吸收棉花對(duì)磷肥的吸收甲狀腺疾病的診斷甲狀腺疾病的診斷檢測(cè)輻射裝置檢測(cè)輻射裝置全全身身污污染染檢檢測(cè)測(cè)儀

3、儀輻射檢測(cè)系統(tǒng)輻射檢測(cè)系統(tǒng)輻射源的存放輻射源的存放鈾鈾三.輻射與安全核反應(yīng)堆外層的厚厚的水泥建筑核反應(yīng)堆外層的厚厚的水泥建筑操作放射性物質(zhì)的設(shè)備操作放射性物質(zhì)的設(shè)備在防護(hù)狀態(tài)下操作放射性物質(zhì)在防護(hù)狀態(tài)下操作放射性物質(zhì)第四節(jié)第四節(jié) 核力與結(jié)合能核力與結(jié)合能1B 2 C 3C 4(1)D (2)C 5A 6A 7BC 8B氦原子核中有兩個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子質(zhì)量為氦原子核中有兩個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子質(zhì)量為mp=1.6710-27kg，帶電量為元電荷帶電量為元電荷e=1.610-19C，原子核的直徑的數(shù)量級(jí)為，原子核的直徑的數(shù)量級(jí)為10-15m，那么兩個(gè)質(zhì)子之間的庫(kù)侖斥力與萬那么兩個(gè)質(zhì)子之間的庫(kù)侖斥力與萬有引力兩者相差

4、多少倍有引力兩者相差多少倍?1036倍 思考思考:PPP電磁斥力電磁斥力萬有引力萬有引力質(zhì)子為什么能擠在一起而不飛散質(zhì)子為什么能擠在一起而不飛散猜測(cè)、實(shí)驗(yàn)證實(shí)猜測(cè)、實(shí)驗(yàn)證實(shí)核子間存在核力核子間存在核力一、一、 核力及其特點(diǎn)：核力及其特點(diǎn)：1、強(qiáng)相互作用：、強(qiáng)相互作用：原子核尺寸內(nèi)原子核尺寸內(nèi) ，核力大于庫(kù)侖力，核力大于庫(kù)侖力2、短程力：、短程力：1.5 10-15m內(nèi)內(nèi) d 0.8 10-15m斥力斥力 0.8 10-15m 1.5 10-15m引力引力3、飽和性：、飽和性：每個(gè)核子只與鄰近的核子發(fā)生核力作用每個(gè)核子只與鄰近的核子發(fā)生核力作用4、核力與電荷無關(guān)、核力與電荷無關(guān)nnP二、四種基本

5、相互作用二、四種基本相互作用 萬有引力萬有引力 電磁相互作用電磁相互作用 強(qiáng)相互作用強(qiáng)相互作用 弱相互作用弱相互作用(10-18m內(nèi)內(nèi)) 長(zhǎng)程力長(zhǎng)程力短程力短程力重核和輕核重核和輕核三、原子核中質(zhì)子與中子的比例三、原子核中質(zhì)子與中子的比例自然界中較輕的原子自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對(duì)于較大致相等，但對(duì)于較重的原子核，中子數(shù)重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。元素，兩者相差越多。238 92U2He4 中中子子數(shù)數(shù)質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)三、結(jié)合能三、結(jié)合能核子核子核子核子原子核原子核釋放能量釋放能量核子核子核子核子原子核原子核吸

6、收能量吸收能量結(jié)合能結(jié)合能平均結(jié)合能平均結(jié)合能=結(jié)合能結(jié)合能核子數(shù)核子數(shù)平均結(jié)合能越大平均結(jié)合能越大,表示原子核中核子結(jié)合表示原子核中核子結(jié)合得越牢固得越牢固,原子核越穩(wěn)定原子核越穩(wěn)定.結(jié)合能是為把核結(jié)合能是為把核子分開而需要的子分開而需要的能量，也是核子能量，也是核子結(jié)合成原子核而結(jié)合成原子核而釋放的能量。釋放的能量。結(jié)合能的計(jì)算結(jié)合能的計(jì)算愛因斯坦質(zhì)能方程：愛因斯坦質(zhì)能方程：。2mc=E E= mc2中子質(zhì)量：中子質(zhì)量：mn=1.6749 10-27kg質(zhì)子質(zhì)量：質(zhì)子質(zhì)量：mp=1.6726 10-27kg氘核質(zhì)量：氘核質(zhì)量：mD=3.3436 10-27kg mn+mp=3.3475 1

7、0-27kg原子核質(zhì)量原子核質(zhì)量核子總質(zhì)量核子總質(zhì)量 質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損能量能量質(zhì)量虧損：質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象現(xiàn)象 m=mn+mp-mD=0.039 10-27kg E= mc2=3.51 10-13J( 1.6 10-19 ) =2.19Mev平均結(jié)合能平均結(jié)合能=結(jié)合能結(jié)合能核子數(shù)核子數(shù)2.19Mev2=1.10Mevw在使用該公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算時(shí)，要注意在使用該公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算時(shí)，要注意單位的統(tǒng)一。單位的統(tǒng)一。原子質(zhì)量單位原子質(zhì)量單位u，1u相當(dāng)于相當(dāng)于931.5MeV平均結(jié)合能越大，原子核就越難拆開。平均結(jié)合能的大平

8、均結(jié)合能越大，原子核就越難拆開。平均結(jié)合能的大小反映核的穩(wěn)定程度。小反映核的穩(wěn)定程度。從圖中可以從圖中可以看出，質(zhì)量看出，質(zhì)量數(shù)較小的輕數(shù)較小的輕核和質(zhì)量數(shù)核和質(zhì)量數(shù)較大的重核較大的重核，平均結(jié)合，平均結(jié)合能都比較小能都比較小。中等質(zhì)量。中等質(zhì)量數(shù)的原子核數(shù)的原子核平均結(jié)合能平均結(jié)合能大。大。重核分裂成中等質(zhì)量的核時(shí)，重核分裂成中等質(zhì)量的核時(shí)，會(huì)有一部分結(jié)合能釋放出來會(huì)有一部分結(jié)合能釋放出來輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核時(shí)，輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核時(shí)，能釋放出更多的結(jié)合能能釋放出更多的結(jié)合能*例題中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí), 質(zhì)量虧損為m，相應(yīng)的能量E= mc2= 2.2MeV是氘核的結(jié)合能。下列說法正確的是( ) A. 用能量小于2.2MeV的光子照射靜止氘核時(shí), 氘核不能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子 B. 用能量等于2.2MeV的光子照射靜止氘核時(shí), 氘核可能分解為