2. 放射性元素的半衰期

放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間叫半衰期。(對(duì)大量原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律)計(jì)算式為：N表示核的個(gè)數(shù) ，此式也可以演變成 或　 ，式中m表示放射性物質(zhì)的質(zhì)量，n 表示單位時(shí)間內(nèi)放出的射線粒子數(shù)。以上 各式左邊的量都表示時(shí)間t后的剩余量。

半衰期由核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。

21世紀(jì)教育網(wǎng)

目的要求21世紀(jì)教育網(wǎng)

復(fù)習(xí)核反應(yīng)的類型、核反應(yīng)方程、放射性同位素及放射性元素的半衰期。

知識(shí)要點(diǎn)

1.核反應(yīng)類型

⑴衰變：α衰變：(核內(nèi))

β衰變：(核內(nèi))

+β衰變：(核內(nèi))

γ衰變：原子核處于較高能級(jí)，輻射光子后躍遷到低能級(jí)。

⑵人工轉(zhuǎn)變：(發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng))

(發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng))

　 (人工制造放射性同位素)

⑶重核的裂變：

在一定條件下(超過臨界體積)，裂變反應(yīng)會(huì)連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

⑷輕核的聚變：(需要幾百萬度高溫，所以又叫熱核反應(yīng))

所有核反應(yīng)的反應(yīng)前后都遵守：質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。(注意：質(zhì)量并不守恒。)

4.激光的特性及其應(yīng)用21世紀(jì)教育網(wǎng)

普通光源(如白熾燈)發(fā)光時(shí)，燈絲中的每個(gè)原子在什么時(shí)候發(fā)光，原子在哪兩個(gè)能級(jí)間躍遷，發(fā)出的光向哪個(gè)方向傳播，都是不確定的。21世紀(jì)教育網(wǎng)

激光是同種原子在同樣的兩個(gè)能級(jí)間發(fā)生躍遷生成的，其特性是：⑴是相干光。(由于是相干光，所以和無線電波一樣可以調(diào)制，因此可以用來傳遞信息。光纖通信就是激光和光導(dǎo)纖維結(jié)合的產(chǎn)物。)⑵平行度好。(傳播很遠(yuǎn)距離之后仍能保持一定強(qiáng)度，因此可以用來精確測(cè)距。激光雷達(dá)不僅能測(cè)距，還能根據(jù)多普勒效應(yīng)測(cè)出目標(biāo)的速度，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。還能用于在VCD或計(jì)算機(jī)光盤上讀寫數(shù)據(jù)。)⑶亮度高。能在極小的空間和極短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量。(可以用來切割各種物質(zhì)，焊接金屬，在硬材料上打孔，利用激光作為手術(shù)刀切開皮膚做手術(shù)，焊接視網(wǎng)膜。利用激光產(chǎn)生的高溫高壓引起核聚變。)21世紀(jì)教育網(wǎng)

21世紀(jì)教育網(wǎng)

例題分析21世紀(jì)教育網(wǎng)

例1：如圖所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則下列說法中正確的有 21世紀(jì)教育網(wǎng)

A.打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是α射線、γ射線和β射線21世紀(jì)教育網(wǎng)

B.α射線和β射線的軌跡是拋物線21世紀(jì)教育網(wǎng)

C.α射線和β射線的軌跡是圓弧21世紀(jì)教育網(wǎng)

D.如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則屏上的亮斑可能只剩下b21世紀(jì)教育網(wǎng)

解：由左手定則可知粒子向右射出后，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中α粒子受的洛倫茲力向上，β粒子受的洛倫茲力向下，軌跡都是圓弧。由于α粒子速度約是光速的1/10，而β粒子速度接近光速，所以在同樣的混合場(chǎng)中不可能都做直線運(yùn)動(dòng)(如果一個(gè)打在b，則另一個(gè)必然打在b點(diǎn)下方。)本題選AC。21世紀(jì)教育網(wǎng)

21世紀(jì)教育網(wǎng)

例2：如圖所示，是利用放射線自動(dòng)控制鋁板厚度的裝置。假如放射源能放射出α、β、γ三種射線，而根據(jù)設(shè)計(jì)，該生產(chǎn)線壓制的是3mm厚的鋁板，那么是三種射線中的____射線對(duì)控制厚度起主要作用。當(dāng)探測(cè)接收器單位時(shí)間內(nèi)接收到的放射性粒子的個(gè)數(shù)超過標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，將會(huì)通過自動(dòng)裝置將M、N兩個(gè)軋輥間的距離調(diào)__　 _一些。21世紀(jì)教育網(wǎng)

解：α射線不能穿過3mm厚的鋁板，γ射線又很容易穿過3mm厚的鋁板，基本不受鋁板厚度的影響。而β射線剛好能穿透幾毫米厚的鋁板，因此厚度的微小變化會(huì)使穿過鋁板的β射線的強(qiáng)度發(fā)生較明顯變化。即是β射線對(duì)控制厚度起主要作用。若超過標(biāo)準(zhǔn)值，說明鋁板太薄了，應(yīng)該將兩個(gè)軋輥間的距離調(diào)節(jié)得大些。21世紀(jì)教育網(wǎng)

3.氫原子中的電子云(以下新教材適用)21世紀(jì)教育網(wǎng)

對(duì)于宏觀質(zhì)點(diǎn)，只要知道它在某一時(shí)刻的位置和速度以及受力情況，就可以應(yīng)用牛頓定律確定該質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌道，算出它在以后任意時(shí)刻的位置和速度。21世紀(jì)教育網(wǎng)

對(duì)電子等微觀粒子，牛頓定律已不再適用，因此不能用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠�子中的位置。玻爾理論中說的“電子軌道”實(shí)際上也是沒有意義的。更加徹底的量子理論認(rèn)為，我們只能知道電子在原子核附近各點(diǎn)出現(xiàn)的概率的大小。在不同的能量狀態(tài)下，電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率是不同的。如果用疏密不同的點(diǎn)子表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來，就像一片云霧一樣，可以形象地稱之為電子云。21世紀(jì)教育網(wǎng)

2.各種放射線的性質(zhì)比較21世紀(jì)教育網(wǎng)

三種射線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)、勻強(qiáng)電場(chǎng)、正交電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況比較：21世紀(jì)教育網(wǎng)

如⑴、⑵圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中都是β比α的偏轉(zhuǎn)大，γ不偏轉(zhuǎn)；區(qū)別是：在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)軌跡是圓弧，在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)軌跡是拋物線。⑶圖中γ肯定打在O點(diǎn)；如果α也打在O點(diǎn)，則β必打在O點(diǎn)下方；如果β也打在O點(diǎn)，則α必打在O點(diǎn)下方。21世紀(jì)教育網(wǎng)

21世紀(jì)教育網(wǎng)

目的要求21世紀(jì)教育網(wǎng)

復(fù)習(xí)元素的放射性。21世紀(jì)教育網(wǎng)

21世紀(jì)教育網(wǎng)

知識(shí)要點(diǎn)21世紀(jì)教育網(wǎng)

1.天然放射現(xiàn)象21世紀(jì)教育網(wǎng)

天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使人們認(rèn)識(shí)到原子核也有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。21世紀(jì)教育網(wǎng)

4.光譜和光譜分析21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑴熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)出的光形成連續(xù)光譜。21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑵稀薄氣體發(fā)光形成線狀譜(又叫明線光譜、原子光譜)。21世紀(jì)教育網(wǎng)

根據(jù)玻爾理論，不同原子的結(jié)構(gòu)不同，能級(jí)不同，可能輻射的光子就有不同的波長(zhǎng)。所以每種原子都有自己特定的線狀譜，因此這些譜線也叫元素的特征譜線。21世紀(jì)教育網(wǎng)

根據(jù)光譜鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成，這種方法叫做光譜分析。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是非常靈敏而且迅速。只要某種元素在物質(zhì)中的含量達(dá)到10^-10g，就可以從光譜中發(fā)現(xiàn)它的特征譜線。21世紀(jì)教育網(wǎng)

21世紀(jì)教育網(wǎng)

例題分析21世紀(jì)教育網(wǎng)

例：用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的氫原子。停止照射后，發(fā)現(xiàn)該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，它們的頻率由低到高依次為ν₁、ν₂、ν₃，由此可知，開始用來照射容器的單色光的光子能量可以表示為：①hν₁；②hν₃；③h(ν₁+ν₂)；④h(ν₁+ν₂+ν₃) 以上表示式中：21世紀(jì)教育網(wǎng)

A.只有①③正確　　 　B.只有②正確21世紀(jì)教育網(wǎng)

C.只有②③正確　　 　D.只有④正確21世紀(jì)教育網(wǎng)

解：該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子，說明這時(shí)氫原子處于第三能級(jí)。根據(jù)玻爾理論應(yīng)該有hν₃=E₃- E₁，hν₁=E₃- E₂，hν₂=E₂- E₁，可見hν₃= hν₁+ hν₂= h(ν₁+ν₂)，所以照射光子能量可以表示為②或③，答案選C。21世紀(jì)教育網(wǎng)

3.玻爾模型(引入量子理論，量子化就是不連續(xù)性，整數(shù)n叫量子數(shù)。)21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑴玻爾的三條假設(shè)(量子化)21世紀(jì)教育網(wǎng)

①軌道量子化r_n=n²r₁ 　r₁=0.53×10^-10m21世紀(jì)教育網(wǎng)

②能量量子化：　 E₁=-13.6eV21世紀(jì)教育網(wǎng)

③原子在兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)輻射或吸收光子的能量hν=E_m-E_{n21世紀(jì)教育網(wǎng)}

⑵從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子；從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)可能是吸收光子，也可能是由于碰撞(用加熱的方法，使分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間的相互碰撞可以傳遞能量)。原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)只能吸收一定頻率的光子；而從某一能級(jí)到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子。(如在基態(tài)，可以吸收E ≥13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于電離外，都轉(zhuǎn)化為電離出去的電子的動(dòng)能)。21世紀(jì)教育網(wǎng)

⑶玻爾理論的局限性。由于引進(jìn)了量子理論(軌道量子化和能量量子化)，玻爾理論成功地解釋了氫光譜的規(guī)律。但由于它保留了過多的經(jīng)典物理理論(牛頓第二定律、向心力、庫侖力等)，所以在解釋其他原子的光譜上都遇到很大的困難。21世紀(jì)教育網(wǎng)

2.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型(行星式模型)21世紀(jì)教育網(wǎng)

α粒子散射實(shí)驗(yàn)是用α粒子轟擊金箔，結(jié)果是絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但是有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)。這說明原子的正電荷和質(zhì)量一定集中在一個(gè)很小的核上。21世紀(jì)教育網(wǎng)

盧瑟福由α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間運(yùn)動(dòng)。21世紀(jì)教育網(wǎng)

由α粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以估算出原子核大小的數(shù)量級(jí)是10^-15m。21世紀(jì)教育網(wǎng)

21世紀(jì)教育網(wǎng)

目的要求21世紀(jì)教育網(wǎng)

復(fù)習(xí)原子的核式結(jié)構(gòu)模型。21世紀(jì)教育網(wǎng)

21世紀(jì)教育網(wǎng)

知識(shí)要點(diǎn)21世紀(jì)教育網(wǎng)

1.湯姆生模型(棗糕模型)21世紀(jì)教育網(wǎng)

湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，使人們認(rèn)識(shí)到原子有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。21世紀(jì)教育網(wǎng)