原子核的组成
[探新知·基础练]
1.放射性和放射性元素
(1)1896年,法国物理学家贝可勒尔发现,铀和含铀矿物都能发出看不见的射线,这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。物质发射射线的性质称为放射性,具有放射性的元素称为放射元素。
(2)玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素,命名为钋(Po)、镭(Ra)。
2.天然放射现象
放射性元素自发地发出射线的现象。原子序数大于或等于83的元素,都能自发地发出射线,原子序数小于83的元素,有的也能放出射线。
3.三种射线
(1)三种射线:在射线经过的空间施加磁场,射线分成三束,其中两束在磁场中向不同的方向偏转,说明这两束是带电粒子流,另一束在磁场中不偏转,说明这一束不带电,这三束射线分别叫做α射线、β射线、γ射线。
(2)α射线实际上就是氦原子核,速度可达到光速的,其电离能力强,穿透能力较差,在空气中只能前进几厘米,用一张纸就能把它挡住。
(3)β射线是高速电子流,它速度很大,可达光速的99%,它的穿透能力较强,电离作用较弱,很容易穿透黑纸,也能穿透几毫米厚的铝板。
(4)γ射线呈电中性,是能量很高的电磁波,波长很短,在10-10 m以下,它的电离作用更小,但穿透能力更强,甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。
[辨是非](对的划“√”,错的划“×”)
1.原子序数小于83的元素都没有放射性。(×)
2.α射线、β射线、γ射线都是实物粒子。(×)
3.三种射线中γ射线穿透能力最强。(√)
[释疑难·对点练]
1.在电场、磁场中偏转情况的比较
(1)在匀强电场中,α射线偏转较小,β射线偏转较大,γ射线不偏转,如图甲所示。
(2)在匀强磁场中,α射线偏转半径较大,β射线偏转半径较小,γ射线不偏转,如图乙所示。
(3)α射线和β射线在电场中偏转的特点
在匀强电场中,α粒子和β粒子做偏转方向相反的类平抛运动,且在同样的条件下,β粒子的偏移较大。
根据粒子在电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动,可得偏移量为
y=at2=·2∝,
所以,在同样的条件下β粒子与α粒子的偏移量之比为
=··=>1。
(4)α射线和β射线在磁场中偏转的特点
在匀强磁场中,α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动,且在同样的条件下,β粒子的轨道半径较小,偏转较大。
根据qvB=m得R=∝,
所以,在同样的条件下β粒子与α粒子的轨道半径之比为=··=<1。
根据三种射线在电场和磁场中偏转的特点,即使电场和磁场方向未知,也可以区分射线的种类。
2.研究放射性的意义
如果一种元素具有放射性,那么不论它是以单质的形式存在,还是以某种化合物的形式存在,放射性都不受影响。也就是说,放射性与元素存在的状态无关,放射性仅与原子核有关。因此,原子核不是组成物质的最小微粒,原子核也存在着一定结构。
[试身手]
1.(多选)下列说法正确的是( )
A.α射线与γ射线都是电磁波
B.β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流
C.从伦琴射线管的对阴极发出X射线时,对阴极中的原子和原子核的结构并没有改变,只是原子从能量较高的定态跃迁到较低的定态
D.放射性元素有射线放出时,元素的原子核一定发生变化
解析:选CD α射线是实物粒子流,不是电磁波,A错;β射线是原子核中的中子转变成质子而释放的电子流,不是核外电子电离后形成的,故B错;X射线是原子的内层电子受到激发后,原子从高能级向低能级跃迁而产生的,对阴极中的原子和原子核的结构没有影响,故C对;放射性元素有射线放出时,原子核一定发生了变化,故D对。