第五章 原子与原子核 第四节 放射性同位素 粤教版（2019）高中物理选择性必修第三册 不同元素的原子，其原子核的质子数不同，核外电子的数目和分布情况也不同，因此元素的化学性质不同。同种元素的原子，因为其质子数相同，核外电子数相同，所以有相同的化学性质，但是它们的中子数可以不同。这些具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。通常说的氕(????????????)、氘(????????????)和氚(????????????)就是氢的一组同位素。 ? 一、放射性同位素的发现 【理论·探究】 1934年，约里奥-居里夫妇在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子。让约里奥－居里夫妇感到意外的是，拿走α粒子放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性随时间衰减的规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期。 原来，铝核被α粒子击中后发生了以下反应 ????????????????????????+????????????????→????????????????????+???????????? ? 【理论·探究】 反应生成物????????????????????是磷的一种同位素，它有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子和中微子。我们用符号????????????表示正电子，用ν表示中微子，于是????????????????????的衰变反应可写为 ? ????????????????????→????????????????????????+????????????+???? ? 这种具有放射性的同位素，叫作放射性同位素。用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现。后来用质子、氘核、中子和????光子轰击原子核，又得到了多种放射性同位素。天然放射性同位素只有六十几种，而今天人工制造的放射性同位素已达一千多种。放射性同位素在地质、冶金、石油工业、农业、医学、考古等领域得到了广泛的应用。 ? 二、放射性同位素的应用 【理论·探究】 放射性同位素的应用主要分为射线的应用、示踪原子的应用和半衰期的应用三类。 射线的应用 放射性辐射对物体会产生各种作用，可用来达到不同的目的。例如工业上利用????射线的穿透性来检查金属内部的缺陷，即所谓的无损????射线探伤，其示意图如图5-4-2所示。钢板中的空洞导致????射线透射增强。 ? 在化纤、纺织等工业生产中，由于摩擦、分离等原因，织物和纤维上常聚集有害的静电。将放射源放在容易产生静电的地方，放射性物质放出的α射线、β射线可以使空气分子电离变成导电气体，从而把聚集的静电引入地下。 在农业上，利用射线可以防治害虫和培育良种。在医疗上，利用射线可以治疗疾病和消毒灭菌。 【示踪原子的应用】 由于放射性元素能放出某种射线，因此可用探测仪器对它们进行踪迹显示。这种用途的放射性同位素叫作示踪原子。农业上可利用磷32来研究作物对磷肥的吸收情况，从而改进施肥方法；工业上可利用放射性同位素来检测机件的磨损情况，以便及时更换机件；半导体制造工艺中可利用示踪原子探测杂质在半导体内的扩散情况，以便控制掺杂过程；医学上可利用示踪原子来提供生物机体内生理生化过程的动态信息，反映组织器官的整体或局部功能，作无损伤的疾病诊断等。 【半衰期的应用】 在地质和考古工作中，可利用放射性衰变的半衰期来推断地层或古代文物的年代。例如，已知铀系的最终产物是铅206，便可根据目前岩石中铀238和铅206的含量比，由铀的半衰期估算该地层的年龄；利用生物残骸中同位素碳14与碳12的含量比可推断出生物死亡的年代等。 三、射线的危害及防护 尽管射线有着广泛的用途，但它对人体组织却会造成伤害，随着放射性同位素及射线装置在工农业、医疗、科研等各个领域的广泛应用，射线造成危害的可能性也在增大。在使用放射性同位素时必须注意安全。 【理论·探究】 α射线电离作用最强，而穿透能力最弱，用一张 ... ...
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