19.1 19.1 原子核的组成原子核的组成 1. 1.放射性和放射性元素放射性和放射性元素 18961896年年，法法国国物物理理学学家家贝贝克克勒勒尔尔发发现现，铀铀和和含含铀铀的的矿矿物物能能够够发发出出看看不不见见的的射射线线，这这种种射射线线可可以以穿穿透透黑黑纸纸使使照照相相底底片片感感光光，物物质质发发射射射射线线的的性性质质称称为为放放射射性性。具具有有放放射射性性的的元素称为元素称为放射性元素放射性元素。 2. 2.天然放射现象天然放射现象 放射性元素放射性元素自发自发地放出射线的现象，叫做地放出射线的现象，叫做天然放射现象天然放射现象。 放放射射性性不不是是少少数数几几种种元元素素才才有有的的，研研究究发发现现，原原子子序序数数大大于于或或等等于于8383的的元元素素，都都能能自自发发地地发发出出射射线线，原原子子序序数数小小于于 83 83 的元素，的元素，有的有的也具有放射性。也具有放射性。在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？这些射线带不带电呢？这些射线带不带电呢？ 它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，还有些什么性质呢？还有些什么性质呢？放射性物质发出的射线有三种：放射性物质发出的射线有三种：放射性物质发出的射线有三种：放射性物质发出的射线有三种：射线、射线、射线、射线、射线、射线、射线、射线、射线射线射线射线天然放射现象天然放射现象 根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，偏根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，偏转较小的一束由带正电的粒子组成，我们把它叫做转较小的一束由带正电的粒子组成，我们把它叫做射射线。科学家们研究发现，每个线。科学家们研究发现，每个粒子带的电荷量是电子粒子带的电荷量是电子电荷量的电荷量的2 2倍，质量是氢原子质量的倍，质量是氢原子质量的4 4倍。进一步研究表倍。进一步研究表明明 ，粒子就是氦原子核。粒子就是氦原子核。 由于由于粒子带电，质量又比较大，通过气体时很容易粒子带电，质量又比较大，通过气体时很容易把气体分子中的电子剥离，使气体带电。由于与物质中的把气体分子中的电子剥离，使气体带电。由于与物质中的微粒作用时会损失自己的能量，微粒作用时会损失自己的能量，粒子的穿透能力较差粒子的穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。 射射 线线 中间不发生偏转的那束射线叫做中间不发生偏转的那束射线叫做射线，研究表明，射线，研究表明，射线的实质是一种波长极短的电磁波射线的实质是一种波长极短的电磁波，它不带电，是，它不带电，是中性的。中性的。 射线的射线的穿透本领极强穿透本领极强，一般薄金属板都挡不住它，一般薄金属板都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板。它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板。 射射 线线 与与射线偏转方向相反的那束射线带负电，我们射线偏转方向相反的那束射线带负电，我们把它叫做把它叫做射线。研究射线。研究发现发现射线由带负电的粒子射线由带负电的粒子（粒子）组成粒子）组成。进一步研究表明。进一步研究表明粒子就是电子粒子就是电子。 射线是高速电子流，它的速度很大，可达光速射线是高速电子流，它的速度很大，可达光速的的9999。它的电离作用较弱，。它的电离作用较弱，穿透能力较强穿透能力较强，很容，很容易穿透黑纸，还能穿透几毫米厚的铝板。易穿透黑纸，还能穿透几毫米厚的铝板。 射射 线线天然放射现象天然放射现象射线射线成分成分速度速度贯穿能量贯穿能量电离能量电离能量 氦原子核氦原子核1/101/10光速光速弱弱很很 强强高速电高速电子流子流接近光速接近光速较较 强强较较 弱弱高能量高能量电磁波电磁波光光 速速很很 强强更更 弱弱 例例1.1.如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域强电场和匀强磁场共存的区域( (方向如图所示方向如图所示) )，调整电场强度，调整电场强度 E E 和磁感应强度和磁感应强度 B B 的大小，使得在的大小，使得在 MN MN 上只有两个点受到射上只有两个点受到射线照射。下列判断是正确的是线照射。下列判断是正确的是( ( ) )A.A.射到射到b b点的一定是点的一定是射线射线B.B.射到射到b b点的一定是点的一定是射线射线C.C.射到射到b b点的一定是点的一定是射线或射线或射线射线D.D.射到射到b b点的一定是点的一定是射线射线C 1919 1919年，卢瑟福用年，卢瑟福用粒子轰击氮粒子轰击氮核，得到了质子。经过研究证明，质核，得到了质子。经过研究证明，质子带正电荷，其电荷量和一个电子的子带正电荷，其电荷量和一个电子的电荷量相同，它的质量等于一个电子电荷量相同，它的质量等于一个电子质量的质量的18361836倍。进一步研究表明，质倍。进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的性质完全相同，子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以所以质子就是氢原子核质子就是氢原子核。质子的发现质子的发现 同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。子。 质子是原子核的组成部分。质子是原子核的组成部分。原子核是否只是由质子组成呢？原子核是否只是由质子组成呢？核的质量核的质量核的质量核的质量质子质量质子质量质子质量质子质量核的电荷量核的电荷量核的电荷量核的电荷量质子电荷量质子电荷量质子电荷量质子电荷量？ 卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认。被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认。中子的发现中子的发现 卢瑟福的猜想：原子核内可能还存在着另一种粒卢瑟福的猜想：原子核内可能还存在着另一种粒子子它的质量与质子相同，但是不带电。他把这种它的质量与质子相同，但是不带电。他把这种粒子叫做中子。粒子叫做中子。19321932年英国物理学家查德威克发现了中子年英国物理学家查德威克发现了中子质质质质子子子子和和和和中中中中子子子子原子核的组成原子核的组成中子中子中子中子 质子质子质子质子 统称统称统称统称核子核子核子核子 101015 15 m m （1 1）核核子子数数：质质子子和和中中子子质质量量相相差差很很小小，统统称称为为核核子子。质子数和中子数之和叫核子数。质子数和中子数之和叫核子数。（2 2）电电荷荷数数 ( ( Z Z ) )：原原子子核核所所带带的的电电荷荷总总是是质质子子电电荷荷的整数倍，用这个整数表示原子核的电荷量。的整数倍，用这个整数表示原子核的电荷量。（3 3）质质量量数数( ( A A ) )：原原子子核核的的质质量量等等于于质质子子和和中中子子的的质质量量总总和和（A=Z+N），所所以以原原子子核核的的质质量量几几乎乎等等于于单单个个核核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数。子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数。原子核中的三个整数原子核中的三个整数质量数质量数质量数质量数（核）电荷数（核）电荷数（核）电荷数（核）电荷数元素符号元素符号元素符号元素符号（1 1）核电荷数）核电荷数= =质子数质子数= =元素的原子序数元素的原子序数= =核外电子数核外电子数（2 2）质量数）质量数= =核子数核子数= =质子数质子数+ +中子数中子数原子核中的两个等式原子核中的两个等式例例2 2 镭的原子序数是镭的原子序数是8888，原子核质量数是，原子核质量数是226226。试问：。试问：(1) (1) 镭核中有几个质子？几个中子？镭核中有几个质子？几个中子？(2) (2) 镭核所带电荷量是多少？镭核所带电荷量是多少？(3) (3) 若镭原子呈中性，它核外有几个电子？若镭原子呈中性，它核外有几个电子？(4) (4) 是镭的一种同位素，让是镭的一种同位素，让 和和 以相同速以相同速度垂直射入磁感应强度为度垂直射入磁感应强度为B B 的匀强磁场中，它们运动的轨的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？道半径之比是多少？解：解：（1 1）镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为 8888，中子数中子数 N N 等于原子核的质量数等于原子核的质量数A A 与质子数与质子数Z Z 之差，即之差，即 NAZ22688138。 （2 2）镭核所带电荷量）镭核所带电荷量 Q Ze 881.61019 C 1.411017 C。 （3 3）核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为）核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为 8888。 （4 4）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，根据牛顿第二定律有：伦兹力，根据牛顿第二定律有： qvB mv2/r r mv/qB 两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，解得：两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，解得： 如质子数相同，而中子数不同（质量数当然不同）如质子数相同，而中子数不同（质量数当然不同）的原子核，则互称同位素。的原子核，则互称同位素。同同 位位 素素氢氢氢氢的的的的同同同同位位位位素素素素例例3 3 氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，下列说法正确的是下列说法正确的是 ( )( )A. A. 具有相同的质子数、相同的中子数、相同的电子数具有相同的质子数、相同的中子数、相同的电子数B. B. 具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数C. C. 具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数D. D. 具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数C结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！20