第三节 原子核的人工转变 原子核的组成

组织教学：

复习提问：

1、  三种射线有什么性质？

2、  什么叫衰变？规律？

新课教学：

 1、质子的发现：1919年 英国的物理学家卢瑟福在用a粒子轰击氮原子核的实验中发现的。

实验装置：如图所示。

实验过程：容器C里放有放射性物质A，从A射出的a粒子射到一片铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使a粒子恰好被它完全吸收，而不能透过（因为a粒子的贯穿本领很弱）。在F的后面放一荧光屏S，M是显微镜，通过M可以观察到S上是否出现闪光。

 开始，S上无闪光（因为a粒子没有穿过铝箔）。打开进气孔T的阀门，通入氮气，S上有闪光。

实验表明：闪光一定是a粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的。

  1）把这种粒子引进电磁场中，根据它在电磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，进而确定它就是氢原子核，又叫质子。符号表示为： 或

      2）径迹照片的研究（英国的物理学家布拉凯特）：

 在云室中，拍摄了两万多张照片，终于从四十多万条a粒子径迹的照片中发现有八条产生了分叉，如图所示：

分析确定：分叉后的细长径迹是质子的径迹；短粗的径迹是新产生的核的径迹。而a粒子的径迹在跟氮核碰撞后不再出现。由质量数及电荷数守恒可知，新核是质量数等于17的氧原子核，其核反应方程为： （第一次发现质子的人工核反应方程）。

 同种方法可使氟、钠、铝等核发生类似的转变，且都能产生质子。

结论：质子是原子核的组成部分。

 2、中子的发现：1932年，英国物理学家查德威克在用a粒子轰击铍原子核的实验中发现的。

 发现过程：质子发现以后，由于核的质量大体上是质子质量的整数倍，有人认为，原子核就是由质子组成。

 卢瑟福认为，如果说质子组成了原子核，那么电荷数应等于质量数。但实际上，电荷数只是质量数的一半或还少些如 、 等。他预想：原子核内可能存在着质量与质子相等的不带电的中性粒子，称之为中子。后来被卢瑟福的学生查德威克在1932年证实了中子的存在。

 查德威克在1930年发现，Po放出的a粒子轰击铍原子核时，会产生一种看不见的贯穿能力很强（能贯穿10~20cm的铅板）的中性粒子，与已发现的射线相比较，被认为是能量很高的光子即γ射线。

 1932年，约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇发现如果用来自铍的这种射线去轰击石蜡（含大量氢原子），竟能从石蜡中打出质子。如图所示：

 但从来也没有发现过γ射线具有这样的性质，约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇感到茫然，想不出这种射线是什么。

1932年，查德威克重做上述实验，并进一步研究这种射线。他发现这种射线在电磁场中不偏转——中性粒子；测出这种射线速度不到光速的十分之一——否定是γ射线的可能；进一步的实验证明这种射线的质量差不多等于质子的质量，他把这种贯穿能力极强、质量与质子差不多的中性粒子叫中子。其核反应方程为： （第一次发现中子的人工核反应方程）。

结论：中子是原子核的组成部分。

  1、原子核的组成：由质子和中子组成。质子和中子统称为核子。原子核的符号为： ：M——质量数，Z——电荷数。

因为 、 ，即二者的质量数相等，中子不带电。所以：电荷数Z=质子数=核外电子数=原子序数；质量数M=质子数+中子数=电荷数Z+中子数

    2、同位素：

    具有相同质子数的原子，它们的核外电子数也相同，因而有相同的化学性质。属同一种元素，但中子数不同。

把具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称为同位素。如： 、 、 ； 、 等等。

3、核力：把各种核子紧紧地拉在一起的力叫核力。

特点：1）是一种很强的力；

      2）存在于：质子——质子、中子——中子、中子——质子之间。

       3）作用范围很小： ；超过此范围，核力就迅速减小到零，故核力只存在于相邻的核子之间。

        4）性质（或本质）：仍在研究中，但不同于万有引力、摩擦力及电磁力等。

思考题：衰变和人工转变的区别？

  衰变和人工转变都是一种元素的原子核变成性质不同的另一种原子核的反应；衰变是放射性元素的原子核自动放出射线后产生的核反应；人工转变则是原子核受到快速粒子轰击后产生的核反应；前者是天然的，后者是人工进行的。

小结：质子的发现

中子的发现

原子核的组成

作业：阅读教材

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