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    1. 发现过程

  卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子后,1920年他预言:可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在,他把它叫做中子.

  1930年发现,用由钋(坡)放出的α射线轰击铍(Be)时,产生一种射线,这种射线的贯穿能力极强,它能够穿透几厘米厚的铅,当时,这种射线被人们误认为是能贯穿铅层的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(含有大量氢原子),竟能从石蜡中打出质子,但从没有发现过γ射线有这种性质.

  1932年,英国物理学家查德威克发现:

  (1) 这种射线在磁场中不发生偏转,可见它是中性粒子流.

  (2) 测出这种射线的速度不到光速的十分之一,因此排除了是γ射线的可能.

  (3) 查德威克用这种射线轰击氢原子和氮原子,结果打出了一些氢核和氮核.他测量了被打出氢核和氮核的速度,运用弹性碰撞的有关规律,推算出这种射线粒子的质量,得出m=1.15mH

  查德威克还用别的物质代替氢和氮重做这个实验, 得到的结果都是这种未知粒子的质量约等于氢核的质量. 这种粒子不带电,所以叫中子. 更确切的数据是中子的质量是1.674920×10-24 g,质子的质量为1.672614×10-24 g.

  在原子物理学中用表示中子,即中子的质量数是1,电荷数是0.

  发现中子的核反应方程是:

           

  中子的发现是物理学史上的一件大事,中子不带电荷,它与各种物质粒子不发生静电作用,很易接近甚至打进原子核. 发现中子后,许多科学家用中子轰击原子核,进一步揭示了物质的微观结构,对近代物理的发展起了很大作用.

  2. 相关知识

  (1) 原子核的组成:原子核由质子和中子组成. 质子和中子统称为核子.

      核电荷数=质子数=核外电子数
      核质量数=质子数+中子数

  同位素:具有相同的质子数而中子数不同的原子,如都是氢的同位素.

  核符号:  A—核质量数  Z—核内质子数

  (2) 正电子的发现:1934年的里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇用α粒子轰击钻箔时,除探测到预料中的中子外,还探测到了正电子. 正电子是物理学家在1932年发现的,它的质量跟电子的相同,带一个单位的正电荷,跟电子正好相反. 更意外的是拿走α放射源后,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.
铝核被α粒子击中后发生的反应:

  反应生成物是磷的一种同位素,它有放射性,像天然放射性素一样发生衰变,衰变时放出正电子. 用符号表示正电子,所以
  的衰变反应为:

  这种具有放射性的同位素,叫做放射性同位素.

  人工方法得到放射性同位素,这是一个重要的发现,使人们知道了制造放射性同位素的方法,不再受天然放射性同位素只不过四十几种的局限,使放射性同位素的应用更广泛,它的主要应用有两大类. 一是利用它的射线,二是做为示踪原子.

    难点突破:

    1. 由于从许多原子核里都能打出中子来,可见中子是原子核的组成部分.

  2. 推算中子的质量过程

  查德威克认为速度最大的氢核是由于未知射线中的粒子与它正碰的结果, 其他速度较小的是由于斜碰的结果. 设m为未知粒子的质量,v是它的速度,mH是氢核的质量,vH′是被打出的氢核的最大速度. 假定它们间的碰撞为弹性碰撞,氢核在未被打出前可以认为是静止的,由弹性碰撞知识,可知:
             

  对于打出的氮核的实验,设mN是氮核的质量,vN′是被打出的氮核的最大速度,同样得到:
             

  氮核的质量mN是氢核质量mH的14倍,消去未知v,并用14mH代替mN,得:
             

  查德威克在实验中测得的氢核的最大速度为3.3×109 cm/s,氮核的最大速度为4.7×108 cm/s,代入上式计算得m=1.15 mH

例题2-37 图2-97为查德威克的实验示意图,由天然放射性元素钋(Po)放出的
     α射线轰击铍时,会产生粒子流A. 用粒子流A轰击石蜡时,会打出
     粒子流B,查德威克经研究知道(  )

     
     A. A为中子,B为质子     B. A为质子,B为中子
     C. Aγ射线,B为中子    D. A为中子,Bγ射线

            


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