文档介绍：第二章放射性和核的稳定性
§ 核与粒子的不稳定性
核基态的不稳定性—
核转变(β、α)
(弱作用和
库仑作用)
激发态的不稳定性—
γ衰变(电磁作用)
共振态衰变—
粒子发射(强作用或核作
用)
§ 放射性衰变的基本规律

原子核自发地放射各种射线的现象,称为放射性。能自发地放射
各种射线的核素称为放射性核素(radioactive nucleus),也叫不稳定的
核素(unstable nucleus)。放射性现象是由原子核的内部变化引起的。
天然放射线主要有三种:α,β和γ射线:
(又称α粒子)组成的。所以,它
在磁场中的偏转方向与正离子流的偏转相同。它的电离作用大,贯穿
本领小。
,它的电离作用较小,贯穿本领较
大。
。它的电离作用小,贯穿本领大。
原子核衰变是指原子核自发地放射出α或β等粒子而发生的
转变。
原子核自发地放射出α粒子而发生的转变,叫做α衰变。
A A−4 4
Z → Z−2 2HeY+X
X表示母核,Y 表示子核
210 206 4
例: 84 82 +→ 2 HePbPo
原子核自发地放射出电子或正电子或俘获一个轨道电子而发
−
生的转变,统称为β衰变。放射电子的称为β衰变;放射正电子
的称为β+ 衰变;俘获轨道电子的称为轨道电子俘获。
A A − A A + A − A
Z →Z +1 e+YX , Z →Z −1 e+YX , Z → Z −1Ye+X
其中 e-和e+分别代表电子和正电子。
β−衰变相当于原子核的一个中子变成了质子;β+ 衰变和轨道电
子俘获相当于原子核的一个质子变成了中子。
处于激发态的原子核要向基态跃迁,这种跃迁称为γ跃迁。
在γ跃迁中通常要放出γ射线。因此,γ射线的自发放射一般是伴
随α或β射线产生的。
注:天然放射性是指天然存在的放射性核素所具有的放射
性。它们大多属于由重元素组成的三个放射系(即钍系、
铀系和锕系)。这三个放射系之外,还存在一些非系列的
天然放射性核素,例如H,C,K,V,Rb,In,Te,La,
Ce,Nd,Sm,Lu,Re,Pt,Bi等。
用人工办法(例如反应堆和加速器)来产生放射性,这
叫人工放射性。

放射性是一种自发的随机
过程:
-λt
dN=- λNdt, N=N0e ,
任何放射性物质在单独存在时
都服从这样的规律。λ称为衰
变常数,是在单位时间内每个
原子核的衰变概率,它的量纲是时间的倒数。N0是时间
t=0时核的数量,N是t时刻的数量
通常把指数衰减律也叫作放射性衰变的统计规律。它
只适用于大量原子核的衰变,对少数原子核的衰变行为
只能给出概率描写。
指数率的普遍性质:
(1) 各个粒子的行为相互独立。
(2) 过程发生的概率与“历史”无关。
(3) 在极小的时空间隔里,过程发生的概率正比于该间隔。

放射性活度λ
− dN − t −λt
A ≡λλ0 === 0eAeNN
dt

半衰期 T1/2 是放射性原子核数衰减到原来数目的一半所需的时间
1 −λT
== eNNN 21
2 00
所以

T 2/1 ==
λλ
平均寿命τ是指放射性原子核平均生存的时间:λλτ
1 ∞∞ 1
= d = −λtdttetNt =
0 ∫∫ 0
N0 λ

T1/2 与τ的关系λτ
2ln
T 2/1 === τ
当核素具有多种分支衰变时,总的λ应当是相应于各种衰变方式的部分衰变
常数λi 之和:
= ∑λλi
i
第 i 种分支衰变的部分放射性活度为
−λt
== λλiii 0eNNA
总放射性活度为
−λt
∑ i == λ 0eNAA

部分放射性活度随时间是按 e −λt 衰减而不是按e−λit 衰减的。

衰变的分支比:
A λ
R =≡ ii
i A λ

原子核的衰变往往是一代又一代地连续进行,直至最后达到稳定为止,这
种衰变叫做递次衰变,或叫连续衰变。例

−−
αββα
232 ⎯⎯→ 228 ⎯⎯→ 228 ⎯⎯→ 228 ⎯⎯→ 208
Th × 10 Ra Ac Th a913.