【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(hù)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(hù),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(jì)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(hù)。,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(shí)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(dāng)于活塞,上蓋是透明的,可以通過它觀察粒子的運(yùn)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(qiáng)略低于液體的沸點(diǎn)。②原理:粒子通過_____的液體時(shí),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(jì)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(fù)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(qiáng)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(jì)數(shù)管,惰性,電離,②原理:當(dāng)射線粒子進(jìn)入管內(nèi)時(shí),它使管內(nèi)的氣體_____,產(chǎn)生的電子在電場中加速。電子跟管中的氣體分子碰撞時(shí),又使氣體分子電離,產(chǎn)生電子……這樣,一個粒子進(jìn)入管中可以產(chǎn)生大量電子。這些電子到達(dá)__

5、___,正離子到達(dá)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(diǎn)。優(yōu)點(diǎn):G -M計(jì)數(shù)器非常_____,使用方便。缺點(diǎn):只能用來_____,不能區(qū)分_____的種類。如果同時(shí)有_____粒子,或兩個粒子射來的時(shí)間:間隔小于____μs,蓋革—米勒計(jì)數(shù)器也不能區(qū)分它們。,靈敏,計(jì)數(shù),射線,大量,200,二、放射性的應(yīng)用與防護(hù)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(diǎn):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(diǎn):_________容易控制;_____容易控制;半衰期短,_____容易處理。(4)凡是用到射線時(shí),用的都是_________________。,放射性同位素,天然,人造,相同,放射強(qiáng)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(biāo)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(xì)胞核造成破壞進(jìn)而對人體組織有破壞作用。(2)防護(hù):①使用放射性同位素要嚴(yán)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(jìn)而凝集成霧滴來實(shí)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(qiáng)要略高于凝結(jié)點(diǎn)。　(　　)(4)

10、蓋革—米勒計(jì)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(jìn)而凝集成霧滴來實(shí)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(qiáng)要略低于沸點(diǎn)。(4)×。蓋革—米勒計(jì)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(qiáng)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(shí)間后當(dāng)射線強(qiáng)度降低到一定程度時(shí)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?yàn)榘胨テ诙痰姆派湫詮U料容易處理。當(dāng)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(shí)彎曲而高速時(shí)細(xì)?,提示:因?yàn)棣亮Ｗ与婋x本領(lǐng)強(qiáng),穿越云室時(shí),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(shí)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(xì);β粒子質(zhì)量小,其運(yùn)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(dāng)快速運(yùn)動的粒子穿過含有過飽和酒精蒸氣的氣體空間時(shí),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(qiáng)的光從側(cè)面,照射,能夠看到這種痕跡,也可以

15、用照相機(jī)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(dāng)射線粒子通過過熱液體時(shí),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(fù)

16、?提示:根據(jù)放射線在威爾遜云室中徑跡的長短和粗細(xì),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(yùn)動徑跡的彎曲方向,還可以知道粒子所帶電荷的正負(fù)。,【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(xì),可以知道粒子的性質(zhì);把云室放在磁場中,從帶電粒子運(yùn)動軌跡的彎曲方向,還可以知道粒子所帶電荷的正負(fù)。(2)根據(jù)各種射線的穿透本領(lǐng)可知,蓋革—米勒計(jì)數(shù)器不能探測α粒子,因?yàn)棣亮Ｗ舆B一

17、層白紙都不能穿透,無法進(jìn)入蓋革—米勒計(jì)數(shù)器的管內(nèi)。(3)蓋革—米勒計(jì)數(shù)器只能計(jì)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(shí)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(shí)可顯示出射線運(yùn)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(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,所以無法由威耳遜云室判斷射線所帶電荷的正負(fù),【

18、解題探究】(1) _______帶電量較多,質(zhì)量大,它的電離本領(lǐng)強(qiáng),穿越云室時(shí),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(shí),徑跡細(xì)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(shí)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(xì)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(fù),故D錯誤。,2.(多選)利用威耳遜云室探測射線時(shí)若觀察到細(xì)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(yùn)動D.觀察到的是射線粒子運(yùn)動路徑上的酒精霧滴,【解析】選B、D。因?yàn)橛^察到威耳遜云室中存在細(xì)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(yùn)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(yùn)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(hù)　 【問題探究】1.如何實(shí)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(shí)現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變。,2.核反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么?它符合哪些規(guī)律?提示:(1)核反應(yīng)的實(shí)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(shí)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(qiáng)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(jì)算機(jī),就可以對鋼板的厚度進(jìn)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(xì)胞分裂越快的組織,它對射線的耐受力就越弱。癌細(xì)胞繁殖迅速,在射線照射下破壞得比健康細(xì)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(xì)菌,抑制蔬菜發(fā)芽,延長保質(zhì)期。,【即時(shí)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(qiáng)的特點(diǎn),因此選項(xiàng)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(qiáng)度發(fā)生變化。利用這一特點(diǎn),可實(shí)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(qiáng)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(dá)到自動控制鋁板厚度的目的。,(2)β射線起主要作用。因?yàn)棣辽渚€的貫穿本領(lǐng)很小,一張薄紙就能把它擋住,