3　探测射线的方法优秀获奖教案

3

探测射线的方法

学

习

目

标

1.知道放射线的粒子与其他物质作用时产生的现象，了解几种仪器的简单构造和基本原理．

2．知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素．

3．知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程．

4．了解放射性在生产和科学领域的应用．知道射线的危害及防护.

探

测

射

线

的

方

法

[先填空]

1．探测方法

(1)组成射线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雾滴，过热液体会产生气泡．

(2)射线能使照相乳胶感光．

(3)射线能使荧光物质产生荧光．

2．探测仪器

(1)威耳逊云室：①原理：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．

②径迹特点

知

识

脉

络

1

(2)气泡室：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢．

粒子通过过热液体时，在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹．

(3)盖革－米勒计数器

①优点：G—M计数器非常灵敏，使用方便．

②缺点：只能用来计数，不能区分射线的种类．

[再判断]

1．云室和气泡室都是应用射线的穿透能力研究射线的轨迹．(×) 2．盖革－米勒计数器既可以统计粒子的数量，也可以区分射线的种类．(×) 3．衰变和原子核的人工转变均满足质量数守恒和电荷数守恒．(√) [后思考]

如何利用云室区别射线的种类？

【提示】

利用射线在云室中的径迹区别，直而粗的为α射线，细而长的为β射线．

[合作探讨]

探讨1：过饱和气体为什么能显示出射线中粒子的径迹？

【提示】

射线粒子在云室中的过饱和气体中飞过，射线粒子具有电离作用，可以使沿途的过饱和气体分子电离，过饱和气体就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹．

探讨2：在威尔逊云室中如何判断放射线的性质和带电的正负？

【提示】

根据放射线在威尔逊云室中径迹的长短和粗细，可以知道粒子的2

性质，把云室放在磁场中，根据带电粒子运动径迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的正负．

[核心点击]

1．三种射线在云室中的径迹比较

(1)α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向．由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗．

(2)β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，而且速度减小后的轨迹常常弯曲．

(3)γ粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹．

2．不同探测方法的对比

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．

1．在威耳逊云室中，关于放射源产生的射线径迹，下列说法中正确的是

(

) A．由于γ射线的能量大，容易显示其径迹

B．γ射线的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹

C．由于β粒子的速度大，其径迹细而且长

D．由于α粒子的速度小，不易显示其径迹

E．由于α粒子的电离作用强，其径迹直而粗

【解析】

在云室中显示粒子径迹是由于引起气体电离，电离作用强的α粒子容易显示其径迹，因质量较大，飞行时不易改变方向，所以径迹直而粗，故只有B、C、E正确．

【答案】

BCE 2．利用威尔逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则可知是________射线射入云室中，观察到的是射线粒子在运动路径上的________．

【解析】

α射线质量较大，在气体中飞行时不易改变方向，在云室中的径迹直而粗，β射线质量较小，在云室中的径迹细而弯曲，因此观察到威尔逊云室中细长而弯曲的径迹是β射线的径迹，射线粒子的运动肉眼是观察不到的，观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴．

3

【答案】

β

酒精雾滴

3．用盖革－米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则该放射性元素的半衰期是________天，放出的射线是________射线．

【解析】

因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的α射线；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的四分之一，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的四分之一，由半衰期公式知，已经过了两个半衰期，故半衰期是5天．

【答案】

5

α

三种射线肉眼都看不见，探测射线的方法都是利用它们和其他物质发生作用时产生的现象，来显示射线的存在.

核

反

应

和

人

工

放

射

性

同

位

素

[先填空]

1．核反应

(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．

(2)原子核的人工转变

1919年卢瑟福用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．

41卢瑟福发现质子的核反应方程：17→177N＋2He―8O＋1H. 遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒．

2．人工放射性同位素

(1)放射性同位素的定义：具有放射性的同位素．

(2)人工放射性同位素的发现：1934年，约里奥·居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷3015P. 4

271发现磷同位素的方程：4→302He＋13Al―15P＋0n. [再判断]

1．卢瑟福发现质子的过程就是原子核的人工转变过程．(√) 2．衰变反应过程和原子核的人工转变过程都遵循质量守恒和电荷守恒规律．(×) 3．同位素都具有放射性．(×) [后思考]

衰变和原子核的人工转变有什么不同？

【提示】

衰变是具有放射性的不稳定核自发进行的变化，原子核的人工转变是利用α粒子、质子、中子或γ光子轰击靶核发生的变化．所有的原子核都可能发生人工转变．

[合作探讨]

探讨1：书写核反应方程时为什么不能用等号连接？

【提示】

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，只能用单箭头表示反应方向．

探讨2：原子核的衰变方程和原子核的人工转变方程有何区别？

【提示】

衰变方程的箭头左边只有一个放射性原子核，原子核的人工转变方程的箭头左边有靶核和轰击靶核的粒子各一个．

[核心点击]

1．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．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．

3．原子核人工转变的三大发现

(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：

144171

7N＋2He→

8O＋1H (2)1932年查德威克发现中子的核反应：

941214Be＋2He→

6C＋0n 5

4(3)1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应：2713Al＋2130300He→3015P＋0n；15P→14Si＋1e. 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，它不受物理和化学条件的影响．

(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．

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