【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。
【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。
【资料图】
第八章原子的结构
【山话|| 本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于焦耳；电荷的单位静库（1库伦=3×10⁹静库）；电势的单位静伏等于300伏特。另外这套老教材中力的单位常用公斤、克等，但如今是不允许的，力是不能使用质量单位的。】
§8-2天然放射现象
【01】1896年，也就是发现伦琴射线的后一年，法国科学家贝克勒耳在进行伦琴射线实验时注意到，在发出伦琴射线的玻璃管壁上同时有黄绿色的荧光，他就联想到，这种荧光会不会是发生伦琴射线的原因呢？或许有荧光时就一定会有伦琴射线产生？目前看来，这种想法显然是错误的，然而在伦琴射线的性质还没有弄清楚的当时，这种推测也是十分自然的。于是贝克勒耳就对各种荧光物质进行了研究，想用荧光物质来发生伦琴射线，虽然他对这个问题的研究并没有得出结果，但却在无意中发现了一种含铀的荧光物质（硫酸钾铀）能不断自发地射出某种看不见的穿透能力相当强的射线来。这一重大发现的意义不仅在于获得了一种新的射线，而在于第一次发现了物质能不经照射不断自发地发出射线的现象，这种现象叫做天然放射现象。物质的这种性质就叫做天然放射性。
【02】进一步的实验发现，所有的铀化合物，不论它是不是荧光物质，都具有天然放射性，而它们的放射性强度跟各自的含铀量成正比，这就表明天然放射性是来自铀元素(U)的。
【03】不久，物理学家玛丽·居里夫人发现钍元素(Th)也具有天然放射性；同时她还发现一种沥青铀矿的放射性十分强烈，要比按照它的铀含量计算所得到的放射性强度大 4 倍，因此她认为在这种铀矿中一定存在着放射性比铀强得多的物质。居里夫妇经过耐心细致的分离工作，终于在这种矿石的杂质中发现了两种放射性更强的元素一钋(Po)和镭(Ra)。钋的放射性强度是铀的 10¹º倍；镭的放射性强度是铀的 2×10⁶ 倍。这两种元素都是当时化学元素表里所没有的新元素。后来经过科学家们继续研究，发现位于门捷列夫周期表中原子序数【俄国科学家门捷列夫根据他所发现的化学元素的周期律，把所有的元素加以自然的分类，制成了元素周期表。所谓原子序数就是元素周期表上按原子量从小到大的顺序排列而得的元素编号】从 84 起的所有元素都具有天然放射性，原子序数比 84 小的某些元素也有天然放射性，我们把这些具有天然放射性的元素叫做放射性元素。
【04】象研究阴极射线一样，把放射性元素发出来的射线放在电场和磁场中加以研究，就会发现不同的放射性元素所发出的射线并不是完全一样的。
【05】有些放射性元素，例如氡(Rn)所发出的射线，在电场和磁场里偏转的方向和阴极射线相反，这表明它是由带正电的粒子组成的，我们把它叫做 α 射线，组成 α 射线的粒子叫做 α 粒子。进一步的研究指出，α 粒子就是失去了两个电子的氦原子，它所带的电量是 ×10⁻¹⁴ 库仑，相当于基本电荷的 2 倍；它的质量是 ×10⁻²⁴ 克，相当于氢原子质量的 4 倍。
【06】有些放射性元素，例如锕(Ac)所发出的射线，在电场和磁场里偏转的方向和阴极射线相同，这表明它是由带负电的微粒组成的，我们把它叫做 β 射线，组成 β 射线的微粒叫做 β 粒子，进一步的研究指出，β 粒子就是速度很高的电子。不同的放射性元素在不同的情祝下，发出 β 射线中的电子速度也各不相同，例如在镭和它的化合物所发出的 β 射线中，电子的速度范围相当于光速的 30~99%，而在阴极射线中，电子的速度只有光速的百分之几。
【07】此外，有许多放射性元素，在发出 α 射线或者 β 射线的同时，还发出另一种穿透能力非常强的射线，这种射线在电场和磁场里都不会发生偏转，这表明它是由不带电的微粒组成的，我们把它叫做 γ 射线。进一步的研究指出，γ 射线是由波长很短的光子组成的，我们把这种光子叫做 γ 光子，它们的波长比伦琴射线的波长还要短，约在 10⁻¹º 厘米以下。
【08】虽然绝大多数纯净的放射性物质都只发出两种射线（γ 射线和 α 射线或者 γ 射线和 β 射线），但是一般的放射性物质都不可能是纯净的，因此在放射性物质所发出的射线中，α 射线、β 射线和 γ 射线总是同时存在的。图8·7就是用来探测放射性物质所发出的三种射线在磁场中偏转情况的装置的示意图。在一个玻璃容器内放一个铅盒，盒内穿一小孔，在孔的底上放入少量的放射性物质；并在容器周围安排一个强有力的磁场，它的磁力线方向跟纸面垂直，并离读者而去。实验时可以先利用真空泵将容器内空气抽去，以增强实验效果。如果在 PP' 处放有照相底片，那么这三股射线就会在底片上留下三个黑点，根据黑点的位置可以推测 α 射线和 β 射线的偏转情况。关于这三种射线的其他性质，我们将在下一章里再具体进行研究。
【09】放射性元素在发出射线以后，它本身将会发生什么变化呢？实验表明它将变成具有不同性质的新元素。例如把氯化镭(RaCl₂)放在一个封闭的容器中，它可以产生两种气体，利用光谱分析可知其中一种是氦气，另一种是氡气。这就是说镭原子在放出一个 α 粒子以后就变成了氡原子。我们把放射性元素由于发出射线而变成另一种新元素的变化叫做放射性元素的蜕变。由放射性元素蜕变而成的新元素，如果也具有放射性，那它将继续蜕变，直到最后变成不具有放射性的元素为止。
【10】既然各种放射性元素在发出射线后能蜕变成各种不同的元素，这就说明原子并不是物质存在的最小单元，并且原子并不是不可改变的。由此可知，原子的结构也并不简单，而是十分复杂的。
