衰變規律
decay law
放射性衰變遵從的指數衰變規律。放射性核是一個量子體系,核衰變是一個量子躍遷過程,遵從量子力學的統計規律,也就是說,對於任何一個放射性核,發生衰變的時刻完全是偶然的,不能預料,而大量放射性核的集合作為一個整體,衰變規律是十分確定的。設t=0時刻的放射性核數為N0,t時刻放射性核數為N,則指數衰變規律為N=N0e-λt,式中λ稱為衰變常數,表示單位時間內放射性核的衰變機率,它反映了放射性核衰變的快慢。λ值越大,衰變越快;反之則相反。實際中常用半衰期T1/2或平均壽命τ來反映衰變的快慢。半衰期是放射性核衰變掉一半所需的時間;平均壽命是指不同核衰變有早有晚,完全是偶然事件,對於全部核的壽命取平均得平均壽命。根據指數衰變規律有
通常在核物理學中習慣採用半衰期T1/2描述核衰變快慢,而在粒子物理學中常用平均壽命描述粒子的穩定性。不同放射性核素的半衰期有很大的差別,從10-9秒到109年。
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作用
半衰期是鑑別不同放射性核素的重要指標。半衰期的一個重要套用是地質學中用以確定地質年代,考古學中用以確定古生物或文物的年代。考古學中常用的放射性核素是,T1/2=5730年。
原子核的衰變
天然衰變中核的變化規律

①α衰變:隨著α衰變,新核在元素周期表中位置向前移2位,即
②β衰變:隨著β衰變,新核在元素周期表中位置向後移1位,即
③γ衰變:隨著γ衰變,變化的不是核的種類,而是核的能量狀態。但一般情況下,γ衰變總是伴隨α衰變或β衰變進行的。
半衰期
放射性元素的原子核有半數發生衰變所需要的時間稱為半衰期。不同的放射性元素的半衰期是不同的,但對於確定的放射性元素,其半衰期是確定的。它由原子核的內部因素所決定,跟元素的化學狀態、溫度、壓強等因素無關。例題分析
[[例1]]關於天然放射現象,以下敘述正確的是()
B.β衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉變為質子時所產生的
C.在α、β、γ這三種射線中,γ射線的穿透能力最強,α射線的電離能力最強
D.鈾核(238
92U)衰變為鉛核(206
82Pb)的過程中,要經過8次α衰變和10次β衰變
[[解析]]半衰期是由放射性元素原子核的內部因素所決定,跟元素的化學狀態、溫度、壓強等因素無關,A錯;β衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉變為質子時所產生的,1
0n1
1H+0
-1e,B對;根據三種射線的物理性質,C對;238
92U的質子數為92,中子數為146,206
82Pb的質子數為82,中子數為124,因而鉛核比鈾核少10個質子,22箇中子。一次α衰變質量數減少4,故α衰變的次數為x==8次。再結合核電荷數的變化情況和衰變規律來判定β衰變的次數y應滿足2x-y+82=92,y=2x-10=6次。故本題正確答案為B、C.
[點評](1)本題考查α衰變、β衰變的規律及質量數,質子數、中子數之間的關係。
(2)β衰變放出的電子並不是由核外電子躍遷出來的,而是從核中衰變產生的。
[鞏固練習]
1.下列說法正確的是()
A.γ射線在電場和磁場中都不會發生偏轉
B.β射線比α射線更容易使氣體電離
C.太陽輻射的能量主要來源於重核裂變
D.核反應堆產生的能量來自輕核聚變
2.一個氡核222
86Rn衰變成釙核218
84Po並放出一個粒子,其半衰期為3。8天。1g氡經過7。6天衰變掉的質量,以及222
86Rn衰變成218
84Po的過程放出的粒子是()
A.0。25g,α粒子B.0。75g,α粒子
C.0。25g,β粒子D.0。75g,β粒子
參考答案
1.Aγ射線中的γ光子不帶電,故在電場與磁場中都不會發生偏轉,A正確;α粒子的特點是電離能力很強,B錯;太陽輻射的能量主要來源於輕核的聚變,C錯;核反應堆產生的能量是來自於重核的裂變,D錯。
2.B經過了兩個半衰期,1g的氡剩下了0。25g,衰變了0。75g,根據核反應方程的規律,反應前後的質量數和荷電荷數不變,可得出是α粒子,所以B正確。