2018-2019高中物理 第19章 原子核 19.3-19.4 探測射線的方法 放射性的應(yīng)用與防護課件 新人教版選修3-5.ppt

3探測射線的方法4放射性的應(yīng)用與防護,【自主預(yù)習(xí)】1.探測射線的方法:(1)探測射線的原理:利用射線粒子與其他物質(zhì)作用時產(chǎn)生的一些現(xiàn)象來探知放射線的存在。射線粒子使氣體或液體_。使照相乳膠_。使熒光物質(zhì)產(chǎn)生_。,電離,感光,熒光,(2)探測射線的儀器和方法:威耳遜云室。,a.構(gòu)造:主要部分是一個_,底部可上下_,相當(dāng)于活塞,上蓋是透明的,可以通過它觀察粒子的運動徑跡,并可拍照。b.原理:粒子在云室內(nèi)從過飽和酒精蒸氣中飛過,使沿途的氣體分子_,過飽和酒精蒸氣就會以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴而顯示出射線的徑跡。,圓筒狀容器,移動,電離,c.,直而粗,彎曲,電離,氣泡室。a.構(gòu)造:氣泡室由一密閉容器組成,容器中盛有_,如液態(tài)氫,控制氣泡室內(nèi)液體的溫度和壓強略低于液體的沸點。b.原理:粒子通過_的液體時,在它的周圍產(chǎn)生_形成粒子的徑跡。,工作液,體,過熱,氣泡,蓋革米勒計數(shù)器。,a.構(gòu)造:主要部分是_,如圖,它的外面是玻璃管,里面有一個接在電源負極的導(dǎo)電圓筒(或在玻璃管內(nèi)壁鍍導(dǎo)電膜代替),筒的中間有一條接正極的金屬絲。玻璃管內(nèi)裝有低壓_氣體和少量的酒精蒸氣或溴蒸氣,管內(nèi)壓強約為1020kPa。金屬絲和圓筒間的電壓約為100V,略低于管內(nèi)氣體_的電壓。,蓋革米勒計數(shù)管,惰性,電離,b.原理:當(dāng)射線粒子進入管內(nèi)時,它使管內(nèi)的氣體_,產(chǎn)生的電子在電場中加速。電子跟管中的氣體分子碰撞時,又使氣體分子電離,產(chǎn)生電子這樣,一個粒子進入管中可以產(chǎn)生大量電子。這些電子到達_,正離子到達陰極,在電路中產(chǎn)生了一次脈沖放電,利用電子儀器可以把放電次數(shù)記錄下來。,電離,陽極,c.優(yōu)缺點。優(yōu)點:G-M計數(shù)器非常_,使用方便。缺點:只能用來_,不能區(qū)分_的種類。如果同時有大量粒子,或兩個粒子射來的時間間隔小于_s,蓋革米勒計數(shù)器也不能區(qū)分它們。,靈敏,計數(shù),射線,200,2.放射性的應(yīng)用與防護:(1)核反應(yīng):定義:_在其他粒子的_下產(chǎn)生_的過程,稱為_。特點:在核反應(yīng)中,_守恒、_守恒。,原子核,轟擊,新原子核,核反應(yīng),質(zhì)量數(shù),電荷數(shù),人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)方程:;。(2)人工放射性同位素:放射性同位素:有些同位素具有放射性,叫作_。放射性同位素有_和_兩種,它們的化學(xué)性質(zhì)_。,放射性,同位素,天然,人造,相同,人工放射性同位素：_。人工放射性同位素的優(yōu)點:_容易控制;_容易控制;半衰期短,_容易處理。凡是用到射線時,用的都是_。,放射強度,形,狀,廢料,人工放射性同位素,(3)放射性同位素的應(yīng)用:利用射線測_、放射治療、_、延長保質(zhì)期等。作為示蹤原子:利用同一種元素的化學(xué)性質(zhì)與其放射性同位素的化學(xué)性質(zhì)_,可以用放射性同位素代替_制成各種化合物,這種化合物的化學(xué)性質(zhì)不會發(fā)生變化,但它卻帶有“放射性標(biāo)記”,用,厚度,培育新品種,完全相同,非放射性的同位素,放射性探測儀就可以探測出來,有這種用途的_叫作“示蹤原子”。,放射性同,位素,(4)輻射與安全:危害:_射線對人體的細胞核造成破壞進而對人體組織有破壞作用。防護。a.使用放射性同位素要嚴(yán)格遵守_。b.防止放射性物質(zhì)對空氣、_、用具等的污染。,過量的,操作規(guī)程,水源,【預(yù)習(xí)小測】1.(多選)關(guān)于威耳遜云室探測射線,下列說法正確的是()A.威耳遜云室內(nèi)充滿過飽和蒸氣,射線經(jīng)過時可顯示出射線運動的徑跡B.威耳遜云室中徑跡直而粗的是射線C.威耳遜云室中徑跡細而彎曲的是射線,D.威耳遜云室中顯示粒子徑跡的原因是電離,所以無法由威耳遜云室判斷射線所帶電荷的正負,【解析】選A、B。云室內(nèi)充滿過飽和蒸氣,射線經(jīng)過時把氣體電離,過飽和蒸氣以離子為核心凝結(jié)成霧滴,霧滴沿射線的路徑排列,顯示出射線的徑跡,故A正確;由于粒子的電離本領(lǐng)大,貫穿本領(lǐng)小,故粒子在云室中的徑跡直而粗,即B正確;射線的電離本領(lǐng)很弱,所以在云室中一般看不到它的徑跡,而細而彎曲的是射線,所以C錯誤;把云室放到磁場中,由射線徑跡的彎曲方向就可以判斷射線所帶電荷的正負,故D錯誤。,2.(多選)下列哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子()A.射線探傷儀B.利用含有放射性碘131的油,檢測地下輸油管的漏油情況C.利用鈷60治療腫瘤等疾病D.把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物,用以檢測確定農(nóng)作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律,【解析】選B、D。射線探傷儀利用的是射線,所以A錯;鈷60是一種人工生產(chǎn)的放射性元素,“鈷炮”是以鈷60做放射源,用射線殺傷癌細胞,對腫瘤實施治療的裝置,所以C錯;本題正確答案為B、D。,3.(多選)在粒子物理的研究中,可以讓粒子通過叫“云室”“氣泡室”的裝置,以顯示它們的徑跡,如圖所示的是在液氫氣泡室中拍攝到的帶電粒子的徑跡,氣泡室中加有勻強磁場。關(guān)于粒子的徑跡是一對緊繞的螺旋線的說法正確的是(),A.進入氣泡室的是一對帶相反電荷的粒子,在同一個磁場中它們所受的洛倫茲力方向相反B.進入氣泡室的粒子的比荷一定不同C.粒子的徑跡是螺旋線,是因為粒子在運動過程中能量減少D.粒子的徑跡是螺旋線,是因為粒子的帶電荷量越來越少,【解析】選A、C。根據(jù)粒子進入氣泡室后沿相反的方向運動,說明粒子所受的洛倫茲力方向相反,粒子帶相反電性的電荷,A正確。由R=知,R不同,因為速度v的大小關(guān)系不確定,的大小關(guān)系也不確定,即可能相同,B錯。因為粒子在運動過程中電荷量不變,但要受到阻力作用,能量減少,速度減小,故半徑減小,所以粒子的徑跡是螺旋線,C對,D錯。,主題一探測射線的方法【互動探究】1.射線的粒子與其他物質(zhì)作用時產(chǎn)生的主要現(xiàn)象有哪些?,提示:射線的粒子與其他物質(zhì)作用時產(chǎn)生的主要現(xiàn)象:(1)使氣體或液體電離,這些離子可使過飽和蒸氣產(chǎn)生云霧或使過熱液體產(chǎn)生氣泡;(2)使照相乳膠感光;(3)使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。,2.在云室中,為什么粒子顯示的徑跡直而粗、粒子顯示的徑跡彎曲而細?提示:因為粒子帶電量多,它的電離本領(lǐng)強,穿越云室時,沿途能使大量的氣體分子發(fā)生電離,過飽和酒精蒸氣凝結(jié)在這些離子上,形成很粗的徑跡。且由于粒子質(zhì)量大,穿越云室時不易改變方向,所以顯示的徑跡很直。粒子帶電量少,電離本領(lǐng)較小,沿途使氣體發(fā)生,電離而產(chǎn)生的離子少,且粒子質(zhì)量小,容易改變其運動狀態(tài),所以顯示的徑跡細而彎曲。,3.通過氣泡室中粒子徑跡的照片我們可以分析哪些量?提示:根據(jù)照片可以分析粒子的動量、能量及帶電情況等。,4.蓋革米勒計數(shù)器是怎樣計數(shù)的?提示:計數(shù)管的原理是某種射線粒子進入管內(nèi)時,它使管內(nèi)的氣體電離,產(chǎn)生的電子在電場中被加速,能量越來越大,電子跟管中的氣體分子碰撞時,又使氣體分子電離,產(chǎn)生電子這樣,一個射線粒子進入管中后可以產(chǎn)生大量電子。這些電子到達陽極,正離子到達陰極,在電路中就產(chǎn)生一次脈沖放電,利用電子儀器可以把放電次數(shù)記錄下來。蓋革米勒計數(shù)器就是這樣計數(shù)的。,【探究總結(jié)】1.射線的探究原理:利用射線粒子與其他物質(zhì)作用時產(chǎn)生不同的現(xiàn)象探究不同射線。2.探究方法:(1)威耳遜云室。(2)氣泡室。(3)蓋革-米勒計數(shù)器。3.可探究量:(1)動量。(2)能量。(3)帶電情況。,【典例示范】圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物發(fā)生衰變放出的部分粒子的徑跡,氣泡室中磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面向里。以下判斷可能正確的是(),A.a、b為粒子的徑跡B.a、b為粒子的徑跡C.c、d為粒子的徑跡D.c、d為粒子的徑跡,【解析】選D。因為粒子帶正電,由左手定則可知,粒子剛射入磁場時所受洛倫茲力方向平行于紙面向上,故粒子向上偏轉(zhuǎn);因為粒子帶負電,由左手定則可知,粒子剛射入磁場時所受洛倫茲力方向平行于紙面向下,故粒子向下偏轉(zhuǎn);綜上可知,選項A、C錯誤,選項D正確。因為粒子不帶電,所以在磁場中運動時不發(fā)生偏轉(zhuǎn),故選項B錯誤。,【探究訓(xùn)練】1.(多選)利用威耳遜云室探測射線時若觀察到細長、彎曲的徑跡,則下列說法正確的是()A.可知有射線射入云室B.可知有射線射入云室C.觀察到的是射線粒子的運動D.觀察到的是射線粒子運動路徑上的酒精霧滴,【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點:(1)粒子帶電量較多,質(zhì)量大,它的電離本領(lǐng)強,穿越云室時,徑跡粗而直。(2)粒子帶電量少,質(zhì)量小,電離本領(lǐng)較小,穿越云室時,徑跡細而彎曲。,【解析】選B、D。因為觀察到威耳遜云室中存在細長、彎曲的徑跡,可知是射線的徑跡,A錯,B對;射線粒子的運動是觀察不到的,觀察到的是酒精過飽和蒸氣在射線粒子運動路徑上形成的霧滴,C錯,D對。,2.下列關(guān)于放射線的探測說法不正確的是()A.氣泡室探測射線的原理與云室探測射線原理類似B.由氣泡室內(nèi)射線徑跡可以分析粒子的帶電、動量、能量等情況C.蓋革米勒計數(shù)器探測射線的原理中也利用射線的電離本領(lǐng)D.蓋革米勒計數(shù)器不僅能計數(shù),還能用來分析射線的種類,【解析】選D。氣泡室探測射線原理與云室類似,不同的是氣泡室里裝的是液體,故A選項正確;由氣泡室內(nèi)徑跡可分析射線的帶電、動量、能量等情況,故B選項正確;蓋革米勒計數(shù)器利用射線的電離作用,產(chǎn)生電脈沖進而計數(shù),所以C選項正確;由于不同射線產(chǎn)生的脈沖現(xiàn)象相同,因此計數(shù)器只能用來計數(shù),不能區(qū)分射線的種類,所以D選項錯誤。,【補償訓(xùn)練】用威耳遜云室探測射線,其中粒子在云室中的徑跡直而粗的是()A.射線B.射線C.射線D.以上都不是,【解析】選A。射線的質(zhì)量比較大,在氣體中飛行不易改變方向,并且電離本領(lǐng)大,沿途產(chǎn)生的離子多,所以它在云室中的徑跡直而粗。射線的質(zhì)量小,跟氣體碰撞時容易改變方向,并且電離本領(lǐng)小,沿途產(chǎn)生的離子少,所以它在云室中的徑跡比較細,且常常發(fā)生彎曲。射線的電離本領(lǐng)更小,一般看不到它的徑跡,所以徑跡直而粗的是射線,A對,B、C、D錯。,主題二放射性的應(yīng)用與防護【互動探究】1.如何實現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變?提示:人為地用粒子、質(zhì)子、中子或光子去轟擊一些原子核,可以實現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變。,2.核反應(yīng)的實質(zhì)是什么?它符合哪些規(guī)律?提示:(1)核反應(yīng)的實質(zhì)是將一種原子核在粒子的轟擊之下轉(zhuǎn)變成一種新的原子核,并產(chǎn)生新的粒子。(2)在轉(zhuǎn)變過程中符合質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒。,3.常見的人工轉(zhuǎn)變的核反應(yīng):(1)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子：_。(2)查德威克發(fā)現(xiàn)中子:_。(3)居里夫婦人工制造同位素:_。,4.如何區(qū)分核反應(yīng)的種類是衰變還是人工核反應(yīng)?提示:衰變是一個原子核釋放出粒子或粒子變成新原子核的過程,而人工核反應(yīng)是用粒子、質(zhì)子、中子甚至光子轟擊原子核,實現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變的過程。,【探究總結(jié)】1.核反應(yīng)的條件:用粒子、質(zhì)子、中子,甚至用光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變。2.核反應(yīng)的實質(zhì):用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開,而是粒子打入原子核內(nèi)部使核發(fā)生了轉(zhuǎn)變。,3.人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)與衰變的比較:(1)不同點:原子核的人工轉(zhuǎn)變,是一種核反應(yīng),是其他粒子與原子核相碰撞的結(jié)果,需要一定的裝置和條件才能發(fā)生,而衰變是原子核的自發(fā)變化,它不受物理化學(xué)條件的影響。,(2)相同點:人工轉(zhuǎn)變與衰變過程一樣,在發(fā)生過程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒,反應(yīng)前后粒子總動量守恒。,4.(1)射線測厚裝置。原理:儀器探測到的射線強度與鋼板的厚度有關(guān),軋出的鋼板越厚,透過的射線越弱。將射線測厚儀接收到的信號輸入計算機,就可以知道如何調(diào)節(jié)鋼板的厚度。,(2)放射治療。原理:人體組織對射線的耐受能力是不同的,細胞分裂越快的組織,它對射線的耐受力就越弱,癌細胞繁殖迅速,在射線照射下破壞得比健康細胞快。(3)培育新品種。原理:利用射線照射種子,會使種子的遺傳基因發(fā)生變異,從而可篩選培育出新的優(yōu)良品種。,(4)延長保質(zhì)期。原理:利用射線照射食品可以殺死使食物腐敗的細菌,抑制蔬菜發(fā)芽,延長保質(zhì)期。,【典例示范】下列核反應(yīng)方程括號中所填粒子名稱正確的是(),【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點:(1)反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒。(2)反應(yīng)前后電荷數(shù)守恒。,【解析】選A。根據(jù)核反應(yīng)方程遵循的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,可知四個選項中的粒子分別是電子、質(zhì)子、中子和正電子,故A對,B、C、D錯。,【探究訓(xùn)練】1.關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用,下列說法中正確的是()A.放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電,因此達到了消除有害靜電的目的B.利用射線的貫穿性可以為金屬探傷,也能進行人體的透視,C.用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異,其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種D.用射線治療腫瘤時一定要嚴(yán)格控制劑量,以免對人體正常組織造成太大的危害,【解析】選D。利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離性,使空氣分子電離成為導(dǎo)體,將靜電導(dǎo)走,故A錯誤;射線對人體細胞傷害太大,不能用來進行人體透視,故B錯誤;作物種子發(fā)生的DNA突變不一定都是有益的,還要經(jīng)過篩選才能培育出優(yōu)秀品種,故C錯誤;用射線治療腫瘤對人體有副作用,因此要嚴(yán)格控制劑量,故D正確。,2.如圖為查德威克實驗示意圖,由天然放射性元素釙(Po)放出的射線轟擊鈹時會產(chǎn)生粒子流A,用粒子流A轟擊石蠟時會打出粒子流B,經(jīng)研究知道(),A.A為中子,B為質(zhì)子B.A為質(zhì)子,B為中子C.A為射線,B為中子D.A為中子,B為射線,【解析】選A。射線轟擊鈹時的核反應(yīng)方程得知A為中子,中子轟擊石蠟時會打出質(zhì)子流,所以A正確;其他選項錯誤。,【補償訓(xùn)練】關(guān)于人工制造的放射性同位素,下列說法錯誤的是()A.人工制造的放射性同位素的半衰期比天然放射性物質(zhì)的半衰期長很多B.人工制造的放射性同位素的放射強度容易控制C.人工制造的放射性同位素的射線能進行金屬探傷,D.使用人工制造的放射性同位素也要遵守操作規(guī)程,防止對人體、空氣、水源、用具的污染,【解析】選A。人造放射性同位素的半衰期比天然放射性物質(zhì)短,故A錯誤,人工制造的放射性同位素的放射強度容易控制,故B正確;人工制造的放射性同位素的射線能進行金屬探傷,故C正確;使用人工制造的放射性同位素也要遵守操作規(guī)程,防止對人體、空氣、水源、用具的污染,故D正確,故選A。,【課堂小結(jié)】,