2019-2020学年高中物理第19章原子核第34节探测射线的方法放射性的应用与防护课件 人教版选修3-5 58页

第 3 节　探测射线的方法 第 4 节　放射性的应用与防护 [ 学习目标 ] 1. 了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器．　 2. 知道什么是天然放射性同位素和人工放射性同位素 .3. 了解放射性在生产和科学领域的应用．　 4. 知道核反应及其遵循的规律，会正确书写核反应方程．　 1 ． 探知射线存在的依据 (1) 放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生 ________ ，过热液体会产生 ________ ． (2) 放射线中的粒子会使照相乳胶 ________ ． (3) 放射线中的粒子会使荧光物质产生 ________ ． 要点一　探测射线的方法 雾滴　 课前教材预案 气泡　 感光　 荧光　 2 ． 探测射线的仪器 (1) 威耳逊云室 α 粒子的径迹 ____________ ． β 粒子的径迹比较细，而且常常 ________ ． γ 粒子的电离本领 ________ ，在云室中一般看不到它的径迹． 直而清晰　 弯曲　 很小　 (2) 气泡室 粒子通过 ________ 时，在它的周围产生 ________ 而形成粒子的径迹． (3) 盖革 — 米勒计数器： GM 计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便．但不同的射线产生的脉冲现象 ________ ，因此只能用来计数，不能区分射线的 ________ ． 液体　 气泡　 相同　 种类　 1 ． 定义 原子核在 ____________ 的轰击下产生 ____________ 的过程． 其他粒子　 要点二　核反应 新原子核　 2 ． 原子核的人工转变 (1)1919 年 __________ 用 α 粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子． (2) 卢瑟福发现质子的核反应方程 __ __ ___ __ ______ __ ___ __ ___ 3 ． 遵循规律 __________ 守恒， __________ 守恒． 卢瑟福　 质量数　 电荷数　 1 ． 定义 有些同位素具有 __________ ，叫做放射性同位素． 2 ． 发现 (1)1934 年约里奥 — 居里夫妇发现经过 α 粒子轰击的铝片中含有 __________ __ ___ ． (2) 发现磷同位素的方程 __ __ ____ __ ______ ___ ___ ． 放射性　 要点三　放射性同位素的应用与防护 3 ． 应用 (1) 在工业上可以用 _____ 射线来探测工件内部裂痕，称为 _____ 射线探伤． (2) 农业上用 _____ 射线照射种子，会使种子的 ____________ 发生变异，从而培育出新品种．利用 P 作为 ____________ 来研究农作物对磷肥的吸收情况． γ 　 γ 　 γ 　 遗传基因　 示踪原子　 4 ． 辐射与安全 ：人类一直生活在放射性的环境中， ________ 的射线对人体组织有破坏作用．要防止 ______________ 对水源、空气、用具等的污染． 过量　 放射性物质　 问题与思考 1 ．判断下列说法的正误 (1) 放射性的观察往往通过射线粒子和其他物质的作用来间接地观察 ( 　　 ) (2) 气泡室内液体的温度要略高于沸点 ( 　　 ) (3) 盖革 — 米勒计数器既灵敏又能区分射线的种类 ( 　　 ) 答案　 (1) 放射线中的粒子与其他物质相互作用时产生的现象，会显示射线的存在，故可以通过观察相互作用时产生的现象来探知射线， (1) 正确． (2) 气泡室内液体的温度要略低于沸点， (2) 错误． (3) 盖革 — 米勒计数器只能用来计数，不能区分射线的种类， (3) 错误． 2 ．衰变和原子核的人工转变有什么不同？ 答案　 衰变是放射性元素自发的现象，原子核的人工转变是能够人工控制的核反应． 3 ．医学上做射线治疗用的放射性元素，应用半衰期长的还是短的？为什么？ 答案　 应用半衰期短的．因为半衰期短的放射性废料容易处理，对人体的伤害也比较小． 课堂深度拓展 考点一　探测射线的方法及仪器 1 ． 方法 探测射线的方法主要是利用放射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在． 2 ． 仪器 (1) 威尔逊云室 ( 气泡室与云室原理类似 ) ① 结构： ② 原理：粒子从室内气体中飞过，就会使沿途的气体分子电离产生离子，过饱和蒸气便以这些离子为核心凝成一条雾滴，于是显示出射线的径迹． ③ 特点：根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质；把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的正负． (2) 盖革 — 米勒计数器 ① 结构： ② 原理：当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中被加速，能量越来越大，电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子 …… 这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子．这些电子到达阳极，阳离子到达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来． ③ 特点：检测射线十分方便，但只能用来计数，不能区分射线的种类．此外如果同时有大量粒子或两个粒子射来的间隔时间小于 200 μs ，盖革 — 米勒计数器也不能区分它们． 不同探测仪器的比较 威耳逊云室和气泡室都是依据径迹探测射线的性质和种类，而盖革 — 米勒计数器只能计数，不能区分射线的种类． 【例题 1 】　 用 α 粒子照射充氮的云室，摄得如图所示的照片，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ． A 是 α 粒子的径迹， B 是质子的径迹， C 是新核的径迹 B ． B 是 α 粒子的径迹， A 是质子的径迹， C 是新核的径迹 C ． C 是 α 粒子的径迹， A 是质子的径迹， B 是新核的径迹 D ． B 是 α 粒子的径迹， C 是质子的径迹， A 是新核的径迹 答案　 D 　 解析　 α 粒子轰击氮核产生一个新核并放出质子，入射的是 α 粒子，所以 B 是 α 粒子的径迹，产生的新核质量大，电离作用强，所以径迹粗而短，故 A 是新核径迹，质子电离作用弱一些，贯穿作用强，所以细而长的径迹是质子的径迹，选项 D 正确． 【变式 1 】　 下列关于放射线的探测说法错误的是 ( 　　 ) A ．气泡室探测射线的原理与云室探测射线原理类似 B ．由气泡室内射线径迹可以分析粒子的带电、动量、能量等情况 C ．盖革 — 米勒计数器探测射线的原理中也利用射线的电离本领 D ．盖革 — 米勒计数器不仅能计数，还能用来分析射线的种类 答案　 D 　 解析　 气泡室探测射线原理与云室类似，不同的是气泡室里装的是液体，选项 A 正确；由气泡室内径迹中气泡的多少及径迹在磁场中的弯曲方向等，可分析射线的带电、动量、能量等情况，选项 B 正确；盖革 — 米勒计数器利用射线的电离作用，产生电脉冲进而计数，选项 C 正确；由于不同射线产生的脉冲现象相同，因此计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，选项 D 错误． 1 ． 人工转变核反应的条件 用 α 粒子、质子、中子，甚至用 γ 光子轰击原子核使原子核发生转变． 2 ． 人工转变核反应的实质 用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变． 考点二　核反应及核反应方程的书写 4 ． 人工转变核反应与衰变的比较 (1) 不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理化学条件的影响． (2) 相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒． 5 ． 书写核反应方程时应注意的问题 (1) 核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头表示反应方向． (2) 核反应方程的书写应以实验事实为基础，不能凭空臆造． 答案　 BD 　 1 ． 放射性同位素 (1) 放射性同位素的分类 ① 天然放射性同位素； ② 人工放射性同位素． 考点三　放射性同位素及其应用 (2) 人工放射性同位素的优势 ① 种类多，天然放射性同位素只有 40 多种，而人工放射性同位素有 1 000 多种； ② 放射强度容易控制； ③ 可制成各种所需的形状； ④ 半衰期短，废料易处理，因而放射性同位素的应用，一般都用人工放射性同位素． 2 ． 放射性同位素的应用 (1) 放射线的应用 ① 利用 γ 射线的贯穿本领：利用强 γ 射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫 γ 射线探伤．利用 γ 射线可以检查 30 cm 厚的钢铁部件，利用放射线的贯穿本领，可用来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度等，从而自动控制生产过程； ② 利用射线的电离作用：放射线能使空气电离，从而可以消除静电积累，防止静电产生的危害； ③ 利用 γ 射线对生物组织的物理、化学效应使种子发生变异，培育优良品种； ④ 利用放射性产生的能量轰击原子核，实现原子核的人工转变； ⑤ 在医疗上，常用以控制病变组织的扩大． (2) 作示踪原子 ① 在工业上，可用示踪原子检查地下输油管道的漏油情况； ② 在农业生产中，可用示踪原子确定植物在生长过程中所需的肥料和合适的施肥时间； ③ 在医学上，可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围； ④ 在生物科学研究方面，放射性同位素示踪法在生物化学和分子生物学领域应用极为广泛，它为揭示体内和细胞内理化过程的秘密，阐明生命活动的物质基础，起了极其重要的作用，使生物化学从静态进入动态，从细胞水平进入分子水平． 【变式 3 】 关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的 B ．利用 γ 射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体透视 C ．用放射线照射作物种子使其 DNA 发生变异，其结果一定是更优良的品种 D ．用 γ 射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害 答案　 D 　 解析　 利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电导出，选项 A 错误； γ 射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，选项 B 错误；作物种子发生的 DNA 突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种，选项 C 错误；用 γ 射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地控制剂量，选项 D 正确． 1 ． ( 多选 ) 利用威尔逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．可知是 α 射线射入云室中 B ．可知是 β 射线射入云室中 C ．观察到的是射线粒子的运动 D ．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴 课末随堂演练 答案　 BD 　 解析　 云室中 α 射线粒子的径迹直而清晰， β 射线粒子的径迹细长而弯曲；射线粒子飞过时，沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线径迹，故选项 B 、 D 正确． 答案　 C 　 3 ．下表给出了四种放射性同位素的辐射线和半衰期．在医疗技术中，常用放射线治疗肿瘤，其放射线必须满足： ① 具有较强的穿透能力，以辐射到体内的肿瘤处； ② 在较长时间内具有相对稳定的辐射强度．为此所选择的放射源应为 ( 　　 ) 同位素 钋 210 锝 99 钴 60 锶 90 辐射线 α γ γ β 半衰期 138 天 6 小时 5 年 28 年 A ．钋 210 B ．锝 99 C ．钴 60 D ．锶 90 答案　 C 　 解析　 因放射线要有较强的穿透能力，所以应为 γ 射线，要使其在较长时间内具有相对稳定的辐射强度，放射源应具有较长的半衰期，选项 C 正确． 4 ． (1) 一病人突然昏厥，医生用碘 123 进行诊断，通过体外跟踪，迅速查出病因．这是利用碘 123 所放出的 ( 　　 ) A ．热量 B ． α 射线 C ． β 射线 D ． γ 射线 (2) 医生用碘 123 对病人诊断，使其很快恢复健康，碘 123 的特性是 ( 　　 ) A ．半衰期长，并能迅速从体内清除 B ．半衰期长，并能缓慢从体内清除 C ．半衰期短，并能迅速从体内清除 D ．半衰期短，并能缓慢从体内清除 解析　 在 α 射线、 β 射线及 γ 射线中， γ 射线穿透本领最大．碘 123 的半衰期较短，可以迅速从体内消除，不至于因为长时间辐射而对身体造成损害． 答案　 (1)D 　 (2)C