【全程復(fù)習(xí)方略】2015-2016學(xué)年高中物理-19.3-19.4探測射線的方法-放射性的應(yīng)用與防護探究導(dǎo)學(xué)課型課件

1、3　探測射線的方法4　放射性的應(yīng)用與防護,1.知道射線的粒子使氣體或者液體電離、使照相底片感光、使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。2.了解云室、氣泡室和計數(shù)器的簡單構(gòu)造和基本原理。3.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。4.知道核反應(yīng)及其遵循的規(guī)律。5.了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,知道射線的危害及防護。,一、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。(1)射線粒子使氣體

2、或液體_____;(2)使照相乳膠_____;(3)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:(1)威耳遜云室:,①構(gòu)造:主要部分是一個___________,底部可上下_____,相當于活塞,上蓋是透明的,可以通過它觀察粒子的運動徑跡,并可拍照。②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

3、器,移動,電離,③,直而粗,彎曲,電離,(2)氣泡室:①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。②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,(3)蓋革—米勒計數(shù)器:①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

4、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10～20 kPa。金屬絲和圓筒間的電壓約為100 V,略低于管內(nèi)氣體_____的電壓。,蓋革—米勒計數(shù)管,惰性,電離,②原理:當射線粒子進入管內(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__

5、___,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,③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_____粒子,或兩個粒子射來的時間:間隔小于____μs,蓋革—米勒計數(shù)器也不能區(qū)分它們。,靈敏,計數(shù),射線,大量,200,二、放射性的應(yīng)用與防護1.核反應(yīng):(1)定義:_______在其他粒子的____

6、_下產(chǎn)生_________的過程,稱為_______。(2)特點:在核反應(yīng)中,_______守恒、_______守恒。(3)人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)方程:______________________;_______________________。,原子核,轟擊,新原子核,核反應(yīng),質(zhì)量數(shù),電荷數(shù),2.人工放射性同位素:(1)放射性同位素:有些同位素具有放射性,叫做_____________。放射性同位素有_____和_____兩種,它

7、們的化學(xué)性質(zhì)_____。(2)人工放射性同位素:_________________。(3)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。(4)凡是用到射線時,用的都是_________________。,放射性同位素,天然,人造,相同,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:(1)利用射線測 _____、放射治療、___________、延長保質(zhì)

8、期等。(2)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“放射性標記”,用放射性探測儀就可以探測出來,有這種用途的_____________叫做“示蹤原子”。,厚度,培育新品種,完全相同,非放射性,的同位素,放射性同位素,4.輻射與安全:(1)危害:_______射線對

9、人體的細胞核造成破壞進而對人體組織有破壞作用。(2)防護:①使用放射性同位素要嚴格遵守_________。②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,1.判一判:(1)放射性的觀察往往通過射線粒子和其他物質(zhì)的作用來間接地觀察。　(　　)(2)威耳遜云室是通過帶電粒子對酒精蒸氣的電離進而凝集成霧滴來實現(xiàn)射線徑跡的呈現(xiàn)的。　(　　)(3)氣泡室內(nèi)液體的溫度和壓強要略高于凝結(jié)點?！?　　)(4)

10、蓋革—米勒計數(shù)器既靈敏又能區(qū)分射線的種類?！?　　),提示:(1)√。射線是看不見的,所以要通過射線粒子和其他物質(zhì)的作用來間接地觀察。(2)√。威耳遜云室是通過帶電粒子對酒精蒸氣的電離進而凝集成霧滴來實現(xiàn)射線徑跡的呈現(xiàn)的。(3)×。氣泡室內(nèi)的液體的溫度和壓強要略低于沸點。(4)×。蓋革—米勒計數(shù)器靈敏但不能區(qū)分射線的種類。,2.想一想:(1)云室和氣泡室是應(yīng)用射線的穿透能力還是電離能力研究射線的徑跡?提示:

11、研究過程需要顯示粒子(射線)的軌跡,所以利用的不是射線的穿透能力,而是應(yīng)用射線的電離能力。(2)衰變和原子核的人工轉(zhuǎn)變有什么不同?提示:衰變是放射性元素自發(fā)的現(xiàn)象,原子核的人工轉(zhuǎn)變是能夠人工控制的核反應(yīng)。其核反應(yīng)方程的書寫也有區(qū)別。,(3)原子核的衰變方程和原子核的人工轉(zhuǎn)變方程有何區(qū)別?提示:衰變方程的箭頭左邊只有一個放射性原子核,原子核的人工轉(zhuǎn)變方程的箭頭左邊有靶核和轟擊靶核的粒子各一個。(4)射線測厚裝置利用了哪種射線的哪種

12、能力?換用另外的射線可以嗎?提示:利用了γ射線的穿透能力。α射線和β射線的穿透能力不足,且α射線和β射線具有較強的電離能力,射線對人體的傷害很大,所以不能換用這兩種射線。,(5)醫(yī)學(xué)上做射線治療用的放射性元素,使用一段時間后當射線強度降低到一定程度時就需要更換放射材料,原來的材料成為核廢料,這些放射治療選用的放射性元素的半衰期應(yīng)該很長還是較短?為什么?提示:應(yīng)選用半衰期較短的。因為半衰期短的放射性廢料容易處理。當然也不能選用太短的,

13、否則就需要頻繁更換放射原料了。,主題一 探測射線的方法 【問題探究】1.為什么α粒子顯示的徑跡直而粗,β粒子顯示的徑跡在低速時彎曲而高速時細?,提示:因為α粒子電離本領(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。又由于α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。β粒子電離本領(lǐng)較弱,高速β粒子沿途使氣體發(fā)生電離而產(chǎn)生的離子少,因而徑跡細;β粒子質(zhì)量小,其運動狀態(tài)容易改

14、變,所以顯示的低速β粒子的徑跡彎曲。,2.氣泡室和威耳遜云室原理有什么異同?通過氣泡室中粒子徑跡的照片我們可以分析哪些量?提示:威耳遜云室的原理是利用氣體中的離子作為形成酒精蒸氣的凝結(jié)中心。當快速運動的粒子穿過含有過飽和酒精蒸氣的氣體空間時,在它的路程上產(chǎn)生許多離子,許多蒸氣分子凝結(jié)在這些離子上,形成許多霧滴。這樣,在粒子所飛過的軌跡上形成一條狹窄的霧帶狀痕跡,叫做粒子的徑跡。用很強的光從側(cè)面,照射,能夠看到這種痕跡,也可以

15、用照相機把它拍下來。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。當射線粒子通過過熱液體時,在射線粒子周圍有氣泡形成。根據(jù)照片可以分析粒子的動量、能量及帶電情況等。,3.過飽和氣體為什么能顯示出射線中粒子的徑跡?提示:射線粒子在云室中的過飽和氣體中飛過,射線粒子具有電離作用,可以使沿途的過飽和氣體分子電離,過飽和氣體就會以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴,于是顯示出射線的徑跡。,4.在威爾遜云室中如何判斷放射線的性質(zhì)和帶電的正負

16、?提示:根據(jù)放射線在威爾遜云室中徑跡的長短和粗細,可以知道粒子的性質(zhì),把云室放在磁場中,根據(jù)帶電粒子運動徑跡的彎曲方向,還可以知道粒子所帶電荷的正負。,【探究總結(jié)】1.云室中不同粒子徑跡產(chǎn)生的原因:,2.探究射線及其方法:(1)根據(jù)粒子徑跡的長短和粗細,可以知道粒子的性質(zhì);把云室放在磁場中,從帶電粒子運動軌跡的彎曲方向,還可以知道粒子所帶電荷的正負。(2)根據(jù)各種射線的穿透本領(lǐng)可知,蓋革—米勒計數(shù)器不能探測α粒子,因為α粒子連一

17、層白紙都不能穿透,無法進入蓋革—米勒計數(shù)器的管內(nèi)。(3)蓋革—米勒計數(shù)器只能計數(shù),不能區(qū)分射線的種類,它只能探測β粒子和γ射線。,【即時訓(xùn)練】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α射線C.威耳遜云室中徑跡細而彎曲的是γ射線D.威耳遜云室中顯示粒子徑跡的原因是電離,所以無法由威耳遜云室判斷射線所帶電荷的正負,【

18、解題探究】(1) _______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) _______帶電量較少,質(zhì)量小,它的電離本領(lǐng)較小,穿越云室時,徑跡細而彎曲。,α粒子,β粒子,【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)

19、很弱,所以在云室中一般看不到它的徑跡,而細而彎曲的是β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)利用威耳遜云室探測射線時若觀察到細長和彎曲的徑跡,則下列說法正確的是　(　　)A.可知有α射線射入云室B.可知有β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,【解析】選B、D。因為觀察到威耳遜云室中存在細長和彎曲的徑跡,可知是β

20、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。,主題二 放射性的應(yīng)用與防護　 【問題探究】1.如何實現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變?提示:人為地用α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

21、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α粒子或β粒子變成新原子核的過程,而人工核反應(yīng)是用α粒子、質(zhì)子、中子甚至γ光子轟擊原子核,實現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變的過

22、程。,【探究總結(jié)】射線的主要應(yīng)用(1)射線測厚裝置:原理:儀器探測到的γ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,就可以對鋼板的厚度進行自動控制。,(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γ射線照射種子,會使種子的遺傳基因發(fā)生變異,從而培育

23、出新的優(yōu)良品種。(4)延長保質(zhì)期:原理:利用γ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。,【即時訓(xùn)練】1.(多選)下列哪些應(yīng)用是把放射性同位素作為示蹤原子的 (　　)A.利用含有放射性碘131的油,檢測地下輸油管的漏油情況B.把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物,利用探測器的測量,找出合理的施肥規(guī)律C.利用射線探傷法檢查

24、金屬中的砂眼和裂紋D.給懷疑患有甲狀腺病的病人注射碘131,論斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾病,【解析】選A、B、D。利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋是利用γ射線穿透能力強的特點,因此選項C不屬于示蹤原子的應(yīng)用。,2.如圖所示是工廠利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖。(1)請簡述自動控制的原理。(2)如果工廠生產(chǎn)的是厚度為1 mm的鋁板,在α、β和γ三種射線中,哪一種對鋁板的厚度控制起主要作用?為什么?,【解題探究】

25、放射源放出的三種射線的貫穿本領(lǐng)_____,如果遮擋物的厚度_____,會引起貫穿后射線的強度發(fā)生變化。利用這一特點,可實現(xiàn)自動控制。,不同,不同,【解析】(1)放射線具有穿透本領(lǐng)。如果向前移動的鋁板的厚度有變化,則探測器接收到的放射線的強度就會隨之變化,將這種變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎氲较鄳?yīng)的裝置,使之自動控制題圖中右側(cè)的兩個輪間的距離,達到自動控制鋁板厚度的目的。,(2)β射線起主要作用。因為α射線的貫穿本領(lǐng)很小,一張薄紙就能把它擋住,