正文 第五章 原子和原子核(二)(1 / 3)

(二氧化碳激光器)二氧化碳激光器是以二氧化碳氣體作為工作物質的氣體激光器。放電管通常是由玻璃或石英材料製成,裏麵充以二氧化碳氣體和其他輔助氣體(主要是氫氣和氮氣,一般還有少量的氫或氙氣);電極一般是鎳製空心圓筒;揩振腔的一端是鍍金的全反射鏡,另一端是用鍺或砷化镓磨製的部分反射鏡。當在電極上加高電壓(一般是直流的或低頻交流的),放電管中產生輝光放電,就有激光輸出,其波長為10.6微米附近的中紅外波段;一般較好的管子,一米長左右的放電區可得到連續輸出功率40~60瓦。二氧化碳激光器是一種比較重要的氣體激光器。這是因為它具有一些比較突出的優點:第一,它有比較大的功率和比較高的能量轉換效率。

一般的閉管二氧化碳激光器可有幾十瓦的連續輸出功率,這遠遠超過了其他的氣體激光器,橫向流動式的電激勵二氧化碳激光器則可有幾十萬瓦的連續輸出。此外橫向大氣壓二氧化碳激光器,從脈衝輸出的能量和功率上也都達到了較高水平,可與固體激光器媲美。二氧化碳激光器的能量轉換效率可達30~40%,這也超過了一般的氣體激光器。第二,它是利用二氧化碳分子的振動一轉動能級間的躍遷的,有比較豐富的譜線,在10微米附近有幾十條譜線的激光輸出。近年來發現的高氣壓二氧化碳激光器,甚至可做到從9~10微米間連續可調諧的輸出。第三,它的輸出波段正好是大氣窗口(即大氣對這個波長的透明度較高除此之外,它也具有輸出光束的光學質量高,相幹性好,線寬窄,工作穩定等優點。因此它在國民經濟和國防上都有許多應用,如應用於加工焊接、切割、打孔等),通訊、雷達、化學分析,激光誘發化學反應,外科手術等方麵。

(染料激光器)是一種以染料為工作物質,用激光器為泵浦源的激光器。這種激光器輸出激光的波長連續可調。因而人們可以得到所需要波長的激光。

(原子核)簡稱“核”。原子的核心部分。類似球體,帶正電。原子棱是由質子和中子組成的。質子和中子統稱為核子。核是質子和中子的緊密結體。原子核占有原子質量的絕大部分,但它的直徑不足原子直徑的萬分之一。

在族子核中需要有足夠多的中子,才能使質子和中子聚集在一起,組成穩定的處子核。對於質子數不多的核,隻要有等量的中子,就能組成穩定的原子核。例如氮的原子核內有兩個質子和兩個中子,氧的原子核160內有8個質子和8個中子,對於質子數超過20的穩定原子核內,中子數大於質子數。例如鐵-54的原子核!內有26個質子和28個中子,銅-63的原子核弱內有29個質子和34個中子。質子數目超過82個的原子核都是不穩定的。現在已經知道的核超過1600種,其中約有300種是穩定的,其餘的均是不穩定的。

(放射性)不穩定的原子核自發放出射線的現象。天然存在的放射性同位素能自發放出射線的特性,稱為“天然放射性”。而通過核反應,由人工製造出來的放射性,稱為“工人放射性”。放射性在工業、農業和醫療各方麵的應用,具有極重要的價值和很廣闊的前途。但人類或其他生物受到過量的放射性物質輻照時,可能引起各種放射性病或燒傷等,必須注意防護。

(貝克勒耳)(1852~1908年)法國物理學家。從1895年起一直研究磷光現象。在研究X射線的熒光作用時發現了不可見的輻射。1896年發現鈾的放射性質,是科學實驗中認識放射性的開端。貝克勒耳1903年獲諾貝爾物理學獎。

(瑪麗居裏)人們常稱為“居裏夫人”。(1867~1934年)法國物理學家、化學家。原籍波蘭,姓斯可羅多夫斯卡。1891年去巴黎大學學習。1894年與皮埃爾居裏結婚。在1896年貝克勒爾發現含鈾物質的自發放射現象之後,居裏夫婦開始從事放射性物質的研究。1898年發現了新的放射性元素鈈和鐳。1902年提取出氧化鐳結晶,測定了鐳的原子量獲得1903年諾貝爾物理學獎。居裏去世後,居裏夫人提取出純鐳元素,測定了它的各種物理化學性質。還測定了氫等元素的半衰期,並在此基礎上整理出放射性元素蛻變的係統關係,又獲得了1911年諾貝爾化學獎。並著有《放射性通論》、《放射性物質的研究》等,對原子核科學的發展起了不少推動作用。

(居裏)比埃爾居裏(1859~1906年)法國物理學家。早期的主要貢獻為確定磁性物質的轉變溫度(居裏點),建立居裏定律和發現晶體的壓電現象。後與居裏夫人共同研究放射性現象,發現釙和鐳兩種天然放射性元素。榮獲1903年諾貝爾物理學獎。

(同位素)同屬一種元素(即核電荷數相同)但具有不同的質量數的原子。它們彼此之間的化學性質幾乎相同,在周期表中占同一位置。每一種元素包括幾種同位素。同位素的表示是在該元素符號的左上角(有時在右上角)注明質量數。需要時可同時在左下角(或右下角)注明核電荷數。

(放射性同位素)具有放射性的元素,叫做放射性同位素。根據放射性同位素的性質和特點,人們利用放射性同位素解決了很多技術上的問題,在工農業生產和醫藥衛生各方麵都起著重要的作用利用射線的穿透性質來檢查金屬製品內部的缺損,測量物體的密度和厚度。例如,對金屬板進行探傷時,就要選用穿透本領強的射線的同位素。如鈷60或鉭182都是放出γ射線的同位素。利用射線的電離本領來消除工業上有害的靜電積累。這時應用電離本領較大的或β射線。利用射線的生理效應來消毒殺菌和醫治腫瘤。示蹤原子的應用。在物質中加入少量的放射性同位素而追蹤探索,如用放射性同位素檢漏、研究機械部件的磨損、分析農業上的肥效,煉鋼中的去硫和去磷過程等。對於需要長時間的示蹤工作,就要選擇半衰期較長的同位素。輻射育種和輻射保鮮等工作。

(α射線)也稱“甲種射線”。是放射性物質所放出的α粒子流。它可由多種放射性物質(如鐳)發射出來。α粒子的動能可達幾兆電子伏特。從α粒子在電場和磁場中偏轉的方向,可知它們帶有正電荷。由於。粒子的質量比電子大得多,通過物質時極易使其中的原子電離而損失能量,所以它能穿透物質的本領比射線弱得多,容易被薄層物質所阻擋。從α粒子的質量和電荷的測定,確定α粒子就是氮的原子核。

(β射線)也稱“乙種射線”。它是由放射性原子核所發出的電子流。電子的動能可達幾兆電子伏特以上,由於電子質量小,速度大,通過物質時不易使其中原子電離,所以它的能量損失較慢,穿透物質的本領比β粒子強。實質上它是高速運動的電子流。

(γ射線)γ射線與X射線、光、無線電波一樣,為一種電磁輻射,是原子核內所發出的電磁波。原子核從能量較高的狀態過濾到能量較低的狀態時所放出的能量常以γ射線形式出現γ射線也稱為“丙種射線”。帶電粒子的軔致輻射,基本粒子轉化過程中發生的湮沒,以及原子核的衰變過程中都產生γ射線。它的穿透本領極強。

(衰變)原子核由於放出某種粒子而轉變成新核的變化叫做原子核的衰變。大量的同種原子核由於衰變過程,原狀態的核數目不斷減少,新核的數目不斷增加。如α衰變、β衰變等。對個別核來說,這種衰變以一定的幾率發生(見半衰期此外,不穩定的基本粒子轉變為新粒子的過程也稱為衰變。

(α衰變)不穩定的重原子核,自發放出α粒子的衰變叫做α衰變。例如,-238核放出α粒子變成釷-234核的衰變,即為α衰變,α衰變的規律是:新核的質量數比原核的質量數減少4,新核的電荷數比原來核的電荷數減少2,所以新核在元素周期表中的位置要向前移兩位。衰變的半衰期與所放射的α粒子的能量密切有關,原子核發射出的α粒子能量越大,它的半衰期越短。在。衰變中往往有7輻射伴隨發生。