在高中物理的学习过程中，核物理部分是一个重要的知识点，尤其是关于放射性衰变的内容。其中，三种基本的衰变方式——α衰变、β衰变和γ衰变——是考试中常见的考点。掌握这三种衰变的公式及其规律，对于理解原子核的变化过程以及相关计算有着重要意义。
一、α衰变
α衰变是指原子核释放出一个α粒子（即氦核，由2个质子和2个中子组成）的过程。这种衰变通常发生在质量较大的重元素中，如铀、镭等。
α衰变的公式表示如下：
$$
^A_ZX \rightarrow ^{A-4}_{Z-2}Y + ^4_2He
$$
其中：
- $ ^A_ZX $ 是母核；
- $ ^{A-4}_{Z-2}Y $ 是子核；
- $ ^4_2He $ 是α粒子。
特点：
- 质量数减少4；
- 原子序数减少2；
- α粒子具有较强的电离能力，但穿透力较弱。
二、β衰变
β衰变分为两种类型：β⁻衰变和β⁺衰变。最常见的为β⁻衰变，即原子核中的一个中子转变为质子，同时释放出一个电子（β⁻粒子）和一个反中微子。
β⁻衰变的公式表示如下：
$$
^A_ZX \rightarrow ^A_{Z+1}Y + ^0_{-1}e + \bar{\nu}_e
$$
其中：
- $ ^A_ZX $ 是母核；
- $ ^A_{Z+1}Y $ 是子核；
- $ ^0_{-1}e $ 是β⁻粒子；
- $ \bar{\nu}_e $ 是反中微子。
β⁺衰变的公式表示如下：
$$
^A_ZX \rightarrow ^A_{Z-1}Y + ^0_{+1}e + \nu_e
$$
其中：
- $ ^0_{+1}e $ 是β⁺粒子（正电子）；
- $ \nu_e $ 是中微子。
特点：
- β⁻衰变使原子序数增加1；
- β⁺衰变使原子序数减少1；
- β粒子的穿透力强于α粒子，但电离能力较弱。
三、γ衰变
γ衰变是指原子核从高能态跃迁到低能态时，释放出高能光子（即γ射线）的过程。与α和β衰变不同，γ衰变不改变原子核的质子数和中子数，仅释放能量。
γ衰变的公式表示如下：
$$
^A_ZX^ \rightarrow ^A_ZX + \gamma
$$
其中：
- $ ^A_ZX^ $ 是激发态的原子核；
- $ ^A_ZX $ 是基态的原子核；
- $ \gamma $ 是γ射线。
特点：
- 不改变原子核的种类；
- 仅释放能量；
- γ射线具有极强的穿透力，但电离能力较弱。
总结
高中物理中涉及的三种衰变公式分别是：
1. α衰变： $ ^A_ZX \rightarrow ^{A-4}_{Z-2}Y + ^4_2He $
2. β⁻衰变： $ ^A_ZX \rightarrow ^A_{Z+1}Y + ^0_{-1}e + \bar{\nu}_e $
3. γ衰变： $ ^A_ZX^ \rightarrow ^A_ZX + \gamma $
这些公式不仅帮助我们理解核反应的基本过程，也是解决相关习题的重要工具。通过掌握这些内容，可以更好地应对高考或日常学习中的相关问题。
