2. 放射性元素的半衰期

放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。(对大量原子核的统计规律)计算式为：N表示核的个数 ，此式也可以演变成 或　 ，式中m表示放射性物质的质量，n 表示单位时间内放出的射线粒子数。以上 各式左边的量都表示时间t后的剩余量。

半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。

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目的要求21世纪教育网

复习核反应的类型、核反应方程、放射性同位素及放射性元素的半衰期。

知识要点

1.核反应类型

⑴衰变：α衰变：(核内)

β衰变：(核内)

+β衰变：(核内)

γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。

⑵人工转变：(发现质子的核反应)

(发现中子的核反应)

　 (人工制造放射性同位素)

⑶重核的裂变：

在一定条件下(超过临界体积)，裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。

⑷轻核的聚变：(需要几百万度高温，所以又叫热核反应)

所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。(注意：质量并不守恒。)

4.激光的特性及其应用21世纪教育网

普通光源(如白炽灯)发光时，灯丝中的每个原子在什么时候发光，原子在哪两个能级间跃迁，发出的光向哪个方向传播，都是不确定的。21世纪教育网

激光是同种原子在同样的两个能级间发生跃迁生成的，其特性是：⑴是相干光。(由于是相干光，所以和无线电波一样可以调制，因此可以用来传递信息。光纤通信就是激光和光导纤维结合的产物。)⑵平行度好。(传播很远距离之后仍能保持一定强度，因此可以用来精确测距。激光雷达不仅能测距，还能根据多普勒效应测出目标的速度，对目标进行跟踪。还能用于在VCD或计算机光盘上读写数据。)⑶亮度高。能在极小的空间和极短的时间内集中很大的能量。(可以用来切割各种物质，焊接金属，在硬材料上打孔，利用激光作为手术刀切开皮肤做手术，焊接视网膜。利用激光产生的高温高压引起核聚变。)21世纪教育网

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例题分析21世纪教育网

例1：如图所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有 21世纪教育网

A.打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线21世纪教育网

B.α射线和β射线的轨迹是抛物线21世纪教育网

C.α射线和β射线的轨迹是圆弧21世纪教育网

D.如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b21世纪教育网

解：由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧。由于α粒子速度约是光速的1/10，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动(如果一个打在b，则另一个必然打在b点下方。)本题选AC。21世纪教育网

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例2：如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置。假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3mm厚的铝板，那么是三种射线中的____射线对控制厚度起主要作用。当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调__　 _一些。21世纪教育网

解：α射线不能穿过3mm厚的铝板，γ射线又很容易穿过3mm厚的铝板，基本不受铝板厚度的影响。而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化。即是β射线对控制厚度起主要作用。若超过标准值，说明铝板太薄了，应该将两个轧辊间的距离调节得大些。21世纪教育网

3.氢原子中的电子云(以下新教材适用)21世纪教育网

对于宏观质点，只要知道它在某一时刻的位置和速度以及受力情况，就可以应用牛顿定律确定该质点运动的轨道，算出它在以后任意时刻的位置和速度。21世纪教育网

对电子等微观粒子，牛顿定律已不再适用，因此不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置。玻尔理论中说的“电子轨道”实际上也是没有意义的。更加彻底的量子理论认为，我们只能知道电子在原子核附近各点出现的概率的大小。在不同的能量状态下，电子在各个位置出现的概率是不同的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像一片云雾一样，可以形象地称之为电子云。21世纪教育网

2.各种放射线的性质比较21世纪教育网

三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：21世纪教育网

如⑴、⑵图所示，在匀强磁场和匀强电场中都是β比α的偏转大，γ不偏转；区别是：在磁场中偏转轨迹是圆弧，在电场中偏转轨迹是抛物线。⑶图中γ肯定打在O点；如果α也打在O点，则β必打在O点下方；如果β也打在O点，则α必打在O点下方。21世纪教育网

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复习元素的放射性。21世纪教育网

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知识要点21世纪教育网

1.天然放射现象21世纪教育网

天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。21世纪教育网

4.光谱和光谱分析21世纪教育网

⑴炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱。21世纪教育网

⑵稀薄气体发光形成线状谱(又叫明线光谱、原子光谱)。21世纪教育网

根据玻尔理论，不同原子的结构不同，能级不同，可能辐射的光子就有不同的波长。所以每种原子都有自己特定的线状谱，因此这些谱线也叫元素的特征谱线。21世纪教育网

根据光谱鉴别物质和确定它的化学组成，这种方法叫做光谱分析。这种方法的优点是非常灵敏而且迅速。只要某种元素在物质中的含量达到10^-10g，就可以从光谱中发现它的特征谱线。21世纪教育网

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例题分析21世纪教育网

例：用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν₁、ν₂、ν₃，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：①hν₁；②hν₃；③h(ν₁+ν₂)；④h(ν₁+ν₂+ν₃) 以上表示式中：21世纪教育网

A.只有①③正确　　 　B.只有②正确21世纪教育网

C.只有②③正确　　 　D.只有④正确21世纪教育网

解：该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，说明这时氢原子处于第三能级。根据玻尔理论应该有hν₃=E₃- E₁，hν₁=E₃- E₂，hν₂=E₂- E₁，可见hν₃= hν₁+ hν₂= h(ν₁+ν₂)，所以照射光子能量可以表示为②或③，答案选C。21世纪教育网

3.玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数。)21世纪教育网

⑴玻尔的三条假设(量子化)21世纪教育网

①轨道量子化r_n=n²r₁ 　r₁=0.53×10^-10m21世纪教育网

②能量量子化：　 E₁=-13.6eV21世纪教育网

③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量hν=E_m-E_{n21世纪教育网}

⑵从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞(用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量)。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。(如在基态，可以吸收E ≥13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能)。21世纪教育网

⑶玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论(轨道量子化和能量量子化)，玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论(牛顿第二定律、向心力、库仑力等)，所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。21世纪教育网

2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)21世纪教育网

α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。21世纪教育网

卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。21世纪教育网

由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10^-15m。21世纪教育网

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目的要求21世纪教育网

复习原子的核式结构模型。21世纪教育网

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知识要点21世纪教育网

1.汤姆生模型(枣糕模型)21世纪教育网

汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构。21世纪教育网