第四节 α衰变.ppt

第四章 α衰变 第四章 α衰变 4.1 α衰变的试验规律 4.2 α衰变的基本理论 4.3 质子放射性 4.1α衰变的试验规律 α衰变的定义 ： α衰变是原子核自发发射α粒子（原子核）转变成另一种原子核的放射性现象。 α衰变后，新核素的电荷数就比原来的核素少2，而质量数少4。 4.1α衰变的试验规律 4.1.1 α粒子的能谱 4.1.2 衰变能 与质量数 的关系 4.1.3 衰变常数λ与衰变能 的关系 4.1.1α粒子的能谱 首先来计算α粒子的能量 α衰变过程表示为 （4.1.1） 记 为衰变能 由能量守恒和动量守恒，有 （4.1.2） （4.1.3） 4.1.1α粒子的能谱 联立得 原子核的质量近似等于原子核的质量数， （4.1.4） （4.1.5） 4.1.1α粒子的能谱 （4.1.6） 由于大多数发生α衰变的原子核，其质量数A200，根据（4.1.5）式， ≥ 0.98 即α粒子几乎带走了所有的衰变能。 4.1.1α粒子的能谱 短程α粒子：α粒子强度低，能量低。如 。 长程α粒子：α粒子强度低，能量高。如 。 4.1.1α粒子的能谱 短程α粒子来源：由母核基态转变到子核激发态所发射的α粒子。 长程α粒子来源：由母核激发态转变到子核基态所发射的α粒子。 4.1.1α粒子的能谱 4.1.1α粒子的能谱 4.1.1α粒子的能谱 由于母核激发态发射α粒子的同时往往伴随发射γ射线，因此长程α粒子的强度很低，进展总强度的 。 发射长程α粒子的核素很少，在天然核素中，仅有 和 两种。 4.1.2衰变能 与质量数A的关系 根据α衰变的表示式 （4.1.1） 和能量守恒，有 （4.1.7） 式中 、 、 分别为母核、子核和 α粒子的质量。 4.1.2衰变能 与质量数A的关系 4.1.2衰变能 与质量数A的关系 （4.1.8） （4.1.7）和（4.1.8）表明，衰变能等于衰变前后整个系统结合能的改变量。α衰变是一个自发的过程，故有 。 4.1.2衰变能 与质量数A的关系 根据式（4.1.8）和结合能半经验公式（3.2.11）可以求得衰变能的表达式。 （3.2.11） 4.1.2衰变能 与质量数A的关系 假定结合能随A,Z连续变化，则有 （4.1.9） 式中 ， 。 4.1.2衰变能 与质量数A的关系 （4.1.10） 对于β稳定线上的核素，用关系式（3.3.3）代入上式 ，并将表3.3所给的系数（结合能半经验公式中的参数）和 代入，可算得 随A的变化关系。 4.1.2衰变能 与质量数A的关系 4.1.2衰变能 与质量数A的关系 4.1.2衰变能 与质量数A的关系 式（4.1.10）只反映 随A的变化趋势，不能给出变化的起伏。 式（4.1.10）与实验结果离歧的根本原因在于：结合能半经验公式根据液滴模型推出，只能反映结合能随A变化的平均结果和一般趋势。实际上核内还存在壳层结构，当A，Z为某些数值时，结合能出现起伏，这不能由单纯的液滴模型反映出来。 4.1.2衰变能 与质量数A的关系 将式（4.1.10）对A求偏导数，得到随A的变化率表达式： （4.1.11） Z相同的核素, 随A的增加而下降。 4.1.2衰变能 与质量数A的关系 4.1.3衰变常数λ与衰变能 的关系 在实验中我们发现 衰变常数λ与α粒子在空气中的射程R间的关系： （4.1.12） （4.1.13） 这表明λ随 的增加急剧上升。半衰期 也就急剧下降。 4.1.3衰变常数λ与衰变能 的关系 4.1.3衰变常数λ与衰变能 的关系 （4.1.1