高中物理 第19章 第3、4節(jié) 探測(cè)射線的方法 放射性的應(yīng)用與防護(hù)課件 新人教版選修3-5.ppt

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成才之路 · 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 · 選修3-5,原子核,第十九章,第三節(jié) 探測(cè)射線的方法 第四節(jié) 放射性的應(yīng)用與防護(hù),第十九章,放射性同位素的放射強(qiáng)度易于控制，它的半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，因此在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域得以廣泛的應(yīng)用。你知道探測(cè)射線的方法和射線有哪些應(yīng)用嗎？,探測(cè)射線的原理 利用射線粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的一些現(xiàn)象來(lái)探知放射線的存在。 (1)粒子使氣體或液體電離，以這些離子為核心，過(guò)飽和汽會(huì)產(chǎn)生_____，過(guò)熱液體會(huì)產(chǎn)生_____。 (2)使照相底片_____。 (3)使熒光物質(zhì)產(chǎn)生_____。,探測(cè)射線的基本方法,云霧,氣泡,感光,熒光,1.威爾遜云室 (1)結(jié)構(gòu)見(jiàn)教材。 (2)工作原理：粒子從室內(nèi)氣體中飛過(guò)，就會(huì)使沿途的氣體分子_____產(chǎn)生離子，過(guò)飽和汽便以這些離子為核心凝成__________，于是顯示出射線的徑跡。 根據(jù)徑跡的長(zhǎng)短和粗細(xì)，可以知道粒子的_____；把云室放在磁場(chǎng)中，從帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲方向，還可以知道粒子所帶電荷的_____。,幾種常用的探測(cè)器,電離,一條霧滴,性質(zhì),正負(fù),2．氣泡室 (1)原理：當(dāng)高能粒子穿過(guò)室內(nèi)_____液體時(shí)，形成一串_____而顯示粒子行跡。 (2)作用：可以分析粒子的帶電、動(dòng)量、能量等情況。 3．蓋革—米勒計(jì)數(shù)器 (1)結(jié)構(gòu)見(jiàn)課本 (2)原理： 當(dāng)某種射線粒子進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，它使管內(nèi)的氣體_____，產(chǎn)生的電子在電場(chǎng)中被加速，能量越來(lái)越大，電子跟管中的氣體分子_____時(shí)，又使氣體分子電離，產(chǎn)生_____……,過(guò)熱,氣泡,電離,碰撞,電子,電子,次數(shù),計(jì)數(shù),核反應(yīng),轟擊下,質(zhì)量數(shù),電荷數(shù),人工放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù),放射性,電離,靜電,貫穿,探傷,化學(xué),示蹤,4．放射性的污染和防護(hù) (1)放射性污染 過(guò)量的放射會(huì)對(duì)_____造成污染，對(duì)人類和自然界產(chǎn)生_____作用。 (2)防護(hù) 輻射防護(hù)的基本方法有_____防護(hù)、距離、_____防護(hù)。要防止放射性物質(zhì)對(duì)_____、_____、用具、__________的污染，要防止射線_____地________照射人體。,環(huán)境,破壞,時(shí)間,屏蔽,水源,空氣,工作場(chǎng)所,過(guò)多,長(zhǎng)時(shí)間,一、探測(cè)射線的三種儀器 1．威爾遜云室 (1)原理：實(shí)驗(yàn)時(shí)先往云室里加入少量的酒精，使室內(nèi)充滿酒精的飽和蒸氣，然后使活塞迅速向下運(yùn)動(dòng)，室內(nèi)氣體由于迅速膨脹，溫度降低，酒精蒸氣達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)。這時(shí)讓射線粒子從室內(nèi)的氣體中飛過(guò)，使沿途的氣體分子電離，過(guò)飽和酒精蒸氣就會(huì)以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴，這些霧滴沿射線經(jīng)過(guò)的路線排列，于是就顯示出了射線的徑跡，可用照相機(jī)拍攝下其運(yùn)動(dòng)的徑跡進(jìn)行觀察分析。,2．氣泡室 (1)原理：氣泡室的原理同云室的原理類似，所不同的是氣泡室里裝的是液體，控制氣泡室內(nèi)液體的溫度和壓強(qiáng)，使室內(nèi)溫度略低于液體的沸點(diǎn)。當(dāng)氣泡室內(nèi)壓強(qiáng)突然降低時(shí)，液體的沸點(diǎn)變低，使液體過(guò)熱，此時(shí)讓射線粒子射入室內(nèi)，粒子周圍就有氣泡形成。用照相機(jī)拍攝出徑跡照片，根據(jù)照片上記錄的情況，可以分析粒子的性質(zhì)。 (2)氣泡室和云室的比較：氣泡室的工作原理與云室相類似，云室內(nèi)裝有氣體，而氣泡室內(nèi)裝的是液體。相同之處在于都可以形成射線粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡，通過(guò)研究徑跡，研究射線的性質(zhì)。,特別提醒： (1)探測(cè)原理方面：探測(cè)原理都是利用射線中的粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象，來(lái)顯示射線的存在。 (2)G－M計(jì)數(shù)器區(qū)分粒子方面：G－M計(jì)數(shù)器不能區(qū)分時(shí)間間隔小于200μs的兩個(gè)粒子。,現(xiàn)代建筑使用的花崗巖石材和家庭裝修使用的花崗巖板材中也存在不同程度的放射性，某同學(xué)要測(cè)定附近建筑材料廠生產(chǎn)的花崗巖板材的放射性輻射是否超標(biāo)，他選用哪種儀器較好( ) A．威耳遜云室 B．氣泡室 C．蓋革—米勒計(jì)數(shù)器 D．以上三種效果都很好 答案：C 解析：花崗巖板材的放射性都比較弱，用云室、氣泡室很難測(cè)出，而計(jì)數(shù)器非常靈敏，用它檢測(cè)射線十分方便。,特別提醒： (1)核反應(yīng)過(guò)程一般都是不可逆的，核反應(yīng)方程不能用等號(hào)連接，只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向。 (2)核反應(yīng)方程應(yīng)以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，不能憑空杜撰。,三、放射性同位素及其應(yīng)用 1．放射性同位素的分類 (1)天然放射性同位素。 (2)人工放射性同位素。 2．人工放射性同位素的優(yōu)勢(shì) (1)放射強(qiáng)度容易控制。 (2)可制成各種所需的形狀。 (3)半衰期短，廢料易處理。,3．放射性同位素的主要應(yīng)用 (1)利用它的射線 ①利用放出的γ射線檢查金屬部件是否存在砂眼、裂痕等，即利用γ射線進(jìn)行探傷。 ②利用放射線的貫穿本領(lǐng)與物質(zhì)的厚度和密度的關(guān)系，可用它來(lái)檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中的液體的高度等，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 ③利用放射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以除去化纖、紡織品上的靜電。 ④用射線照射植物，引起植物的變異，也可以利用它殺菌、治病等。,(2)做示蹤原子 把放射性同位素原子通過(guò)物理或化學(xué)反應(yīng)的方式摻到其他物質(zhì)中，然后用探測(cè)儀進(jìn)行追蹤，這種使物質(zhì)帶有“放射性標(biāo)記”的放射性同位素原子就是示蹤原子。例如： ①在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，探測(cè)農(nóng)作物在不同的季節(jié)對(duì)元素的需求。 ②在工業(yè)上，檢查輸油管道上的漏油位置。 ③在生物醫(yī)療上，可以檢查人體對(duì)某元素的吸收情況，也可以幫助確定腫瘤的部位和范圍。,下列說(shuō)法正確的是( ) A．給農(nóng)作物施肥時(shí)，在肥料里放一些放射性同位素，是因?yàn)檗r(nóng)作物吸收放射性同位素后生長(zhǎng)更好 B．輸油管道漏油時(shí)，可以在輸?shù)挠椭蟹乓恍┓派湫酝凰靥綔y(cè)其射線，確定漏油位置 C．天然放射元素也可以作為示蹤原子加以利用，只是較少，經(jīng)濟(jì)上不劃算 D．放射性元素被植物吸收，其放射性將發(fā)生改變 答案：B,解析：放射性元素與它的同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，但是利用放射性元素可以確定農(nóng)作物在各季節(jié)吸收含有哪種元素的肥料。無(wú)論植物吸收含放射性元素的肥料，還是無(wú)放射性肥料，植物生長(zhǎng)是相同的，A錯(cuò)；放射性同位素，含量易控制，衰變周期短，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成永久污染，而天然放射性元素，劑量不易控制、衰變周期長(zhǎng)，會(huì)污染環(huán)境，所以不用天然放射元素，C錯(cuò)；放射性是原子核的本身性質(zhì)，與元素的狀態(tài)、組成等無(wú)關(guān)，D錯(cuò)。放射性同位素可作為示蹤原子，故B正確。,四、放射性的污染與防護(hù),關(guān)于威耳遜云室探測(cè)射線，下列說(shuō)法正確的是( ) A．威耳遜云室內(nèi)充滿過(guò)飽和蒸氣，射線經(jīng)過(guò)時(shí)可顯示出射線運(yùn)動(dòng)的徑跡 B．威耳遜云室中徑跡直而粗的是α射線 C．威耳遜云室中徑跡細(xì)而彎曲的是γ射線 D．威耳遜云室中顯示粒子徑跡的原因是電離，所以無(wú)法由徑跡判斷射線所帶電荷的正負(fù),射線的探測(cè),解析：云室內(nèi)充滿過(guò)飽和蒸氣，射線經(jīng)過(guò)時(shí)把氣體電離，過(guò)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α粒子的電離本領(lǐng)大貫穿本領(lǐng)小，故α粒子在云室中的徑跡直而粗，即B正確；γ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(xì)而彎曲的是β射線，所以C錯(cuò)誤；把云室放到磁場(chǎng)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(fù)，故D錯(cuò)誤。 答案：AB,用連線把左邊列出的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和右邊對(duì)應(yīng)的儀器名稱連結(jié)起來(lái)。 A．用于觀察粒子徑跡的設(shè)備 (a)示波器 B．用于記錄粒子數(shù)的設(shè)備 (b)加速器 C．用于產(chǎn)生高速粒子的設(shè)備 (c)云室 D．用于觀察波形圖象的設(shè)備 (d)計(jì)數(shù)器 答案：A－c，B－d，C－b，D－a,核反應(yīng)方程,點(diǎn)評(píng)：此題只要嚴(yán)格按照寫(xiě)核反應(yīng)方程的原則進(jìn)行，一般是不會(huì)出錯(cuò)的，寫(xiě)核反應(yīng)方程的原則是：(1)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒；(2)中間用箭頭，不能寫(xiě)成等號(hào)。因兩端僅僅是質(zhì)量數(shù)守恒，沒(méi)有體現(xiàn)質(zhì)量相等；也不能僅畫(huà)一橫線，因箭頭的方向還表示反應(yīng)進(jìn)行的方向；(3)能量守恒，但中學(xué)階段不作要求；(4)核反應(yīng)必須是實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)生的，不能毫無(wú)根據(jù)地寫(xiě)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)的核反應(yīng)方程。,點(diǎn)評(píng)：解此題依據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律完成核反應(yīng)方程及著名的粒子發(fā)現(xiàn)史。關(guān)鍵掌握質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，否則在書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程平衡時(shí)容易出錯(cuò)。,用人工方法得到放射性同位素，這是一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn)，天然放射性同位素只不過(guò)40幾種，而今天人工制造的同位素已達(dá)1000多種，每種元素都有放射性同位素，放射性同位素在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、科研的許多方面得到廣泛應(yīng)用。 (1)帶電的驗(yàn)電器在放射線照射下電荷會(huì)很快消失，其原因是( ),放射性的應(yīng)用與防護(hù),A．射線的貫穿作用 B．射線的電離作用 C．射線的物理、化學(xué)作用 D．以上三個(gè)選項(xiàng)都不是 (2)在我國(guó)首先用人工方法合成牛胰島素時(shí)需要證明人工合成的牛胰島素結(jié)晶跟天然牛胰島素結(jié)晶是同一物質(zhì)，為此曾采用放射性同位素14C作________。 解析：(1)因放射性的電離作用，空氣中與驗(yàn)電器所帶電荷電性相反的離子與之中和，所以使驗(yàn)電器所帶電荷中和。,(2)把摻入14C的人工合成牛胰島素與天然牛胰島素混合在一起，經(jīng)多次重新結(jié)晶后，得到了放射性14C分布均勻的牛胰島素結(jié)晶，這就證明了人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素合成一體，它們是同一物質(zhì)。把這種放射性同位素的原子摻到其他物質(zhì)中去，讓它們一起運(yùn)動(dòng)遷移，再用放射性探測(cè)儀器進(jìn)行追蹤，就可以知道放射性原子通過(guò)什么路徑，運(yùn)動(dòng)到哪里了，是怎樣分布的，從而可了解某些不容易察明的情況或規(guī)律，人們把這種用途的放射性同位素叫做示蹤原子。 答案：(1)B (2)示蹤原子,下列說(shuō)法正確的是( ) A．放射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂，對(duì)人體的正常細(xì)胞不會(huì)有傷害作用 B．對(duì)于具有放射性的廢料，要裝入特制的容器并埋入深海進(jìn)行處理 C．γ射線探傷儀中的放射源必須存放在特制的容器中，而不能隨意放置 D．對(duì)可能有放射性污染的場(chǎng)所或物品進(jìn)行檢測(cè)是很有必要的,答案：BCD 解析：放射線對(duì)所有細(xì)胞都有殺傷作用。選項(xiàng)B、C、D正是人類在合理利用放射性物質(zhì)過(guò)程中必須注意防護(hù)的。,