3　探测射线的方法教学活动设计方案

番禺区实验中学2017级物理导学案第十九章

原子核

选修3-5

第三节 探测射线的方法

第四节

放射性的应用与防护

班别： 姓名： 学号：

【知识点一】探测射线的方法

一、可以用来探知射线和各种运动粒子的现象：

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,_____________会产生雾滴,_________会产生气泡。

2、射线能使照相乳胶______________。

3、射线能使__________________产生荧光。

二、常用探测射线的仪器：

1、威耳逊云室：

(1)原理：实验时先往云室里加入少量的 ,使室内充满酒精的饱和蒸气,然后迅速向下拉动 ,室内气体由于迅速 ,温度降低,酒精蒸气达到 状态。这时让射线粒子从室内的气体中飞过,使沿途的气体分子 ,过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成 ,这些雾滴沿射线经过的路线排列,于是就显示出了射线的径迹,可用照相机拍摄下其运动的径迹进行观察分析。

(2)三种射线在云室中的径迹比较: ①α粒子的质量 ,在气体中飞行时 改变方向。由于它的电离 ,沿途产生的离子多,所以它在云室中的径迹 。

②β粒子的质量 ,跟气体碰撞时 改变方向,并且电离 ,沿途产生的离子少,所以高速β粒子的径迹 ,低速β粒子的轨迹 。

③γ粒子的电离本领更小,在云室中一般看不到它的径迹。

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 ,控制气泡室内液体的温度和压强,使室内温度________液体的沸点。当气泡室内压强突然降低时,液体的_______,使液体过热,此时让射线粒子射入室内,粒子周围就有 形成。用照相机拍摄出径迹照片,根据照片上记录的情况,可以分析粒子的性质。

3、盖革—米勒计数器: (1)原理:管中装有低压的

。在金属丝和圆筒间加上一定的电压,这个电压 管内气体的电离电压,当某种射线粒子进入管内时,它使管内的气体 ,产生 ，电子在电场中加速，跟气体分子碰撞，又使气体分子电流，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,正离子到达阴极,在外电路中产生一次 ,利用电子仪器可以把放电次数记录下来。

(2)优缺点: 优点:放大倍数很大,非常灵敏,用它检测射线十分方便。

缺点:①不同射线产生的脉冲现象 ,只能用来计数,不能 射线种类。②如果同时有大量粒子或两个粒子射来的时间间隔小于200μs,则计数器不能区分它们

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原子核

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例1、(多选)下列说法正确的是(

) A.在威耳逊云室中α粒子的径迹细且直,β粒子的径迹较粗且弯曲程度大

B.γ粒子在威耳逊云室中一般看不见其径迹

C.盖革—米勒计数器探测射线的原理中也利用了射线的电离本领

D.盖革—米勒计数器不仅能计数,还能用来分析射线的性质

【知识点二】核反应

一、核反应

1、定义:原子核在其他粒子的轰击下产生 的过程。在核反应中，质量数 、电荷数 。

2、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。

3、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。

二、原子核人工转变的三大发现：

41711、1919年 发现质子：147N2He8O1H

同时也是人类第一次实现的原子核的人工转变

9412、1932年 发现中子：4Be2He126C0n

2743013、1934年 发现放射性同位素：13Al2He15P0n 三、原子核人工转变与衰变的比较

发生反应的原子核

反应条件

反应本质

典型反应 核反应方程的特点

原子核的衰变

具有放射性的不稳定核

自发进行，无条件

核子数变化，形成新核

238924U23490Th2He

原子核的人工转变

所有的原子核

用α粒子、质子、中子,甚至用γ光子作为“炮弹”轰击原子核使原子核发生转变

核子的重组，形成新核

14741N2He178O1H

箭头左边只有一个放射性原子核

箭头左边有靶核核“炮弹”各一个

912例2、(多选)用α粒子轰击铍核(4Be),生成一个碳核(6C)和一个粒子,则该粒子(

) A.带正电,能在磁场中发生偏转

B.在任意方向的磁场中都不会发生偏转

C.电离本领特别强,是原子核的组成部分之一

D.卢瑟福预言,查德威克发现

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【知识点三】放射性同位素

1、概念:同一元素的各种同位素中,有的稳定,有的不稳定,不稳定的同位素会自发地放出粒子而衰变为其他元素,这种具有放射性的同位素叫作放射性同位素。

2、分类:可分为 放射性同位素和 放射性同位素两种,天然放射性同位素不过40多种,而人工放射性同位素已达1000多种,每种元素都有自己的放射性同位素。

2713430130Al2He15P0n，自然界没有天然的15P，它是核反应生成的人工放射性同位素。

3、人工放射性同位素的优点: (1)放射强度容易 。

(2)可以制成各种所需的 。

(3)半衰期比天然放射性物质 ,放射性废料 。因此,凡是用到射线时,用的都是人工放射性同位素。

4、放射性同位素的主要应用: (1)利用它的射线。

①工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性; ②农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异,杀死使食物腐败的细菌,抑制蔬菜发芽,延长保存期等; ③医疗上——利用γ射线的高能量治疗癌症。

(2)作为示踪原子:放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质,通过探测放射性同位素的射线确定其位置。

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．

5、辐射与安全

核爆炸的最初几秒钟放射出来的主要是强烈的射线和中子流，这些射线具有危核爆炸

害

核泄漏

医疗照射

防密封防护

护

距离防护

时间防护

屏蔽防护

很强的穿透能力，对人体和其他生物有很强的杀伤作用

核工业生产和核科学研究中使用的放射性原材料，一旦泄漏就会造成严重污染

医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡

把放射源密封在特殊的包壳里，或用特殊方法覆盖，以防止放射线泄漏

距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻

尽量减少受辐射时间

在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用

例3、关于放射性同位素的应用,下列说法中正确的是(

) A.利用γ射线使空气电离,消除静电

B.利用α射线照射植物的种子,使产量显著增加

C.利用β射线来治肺癌、食道癌

D.利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化学性质相同,可以作为示踪原子

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【课后巩固】

1.(多选)利用威耳逊云室探测射线,下列说法正确的是(

) A.威耳逊云室内充满过饱和蒸气,射线经过时可显示出射线运动的径迹

B.威耳逊云室中径迹直而粗的是α射线

C.威耳逊云室中径迹细而弯曲的是γ射线

D.威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离,所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负

2.在下列四个核反应方程中,X1、X2、X3和X4各代表某种粒子

341①1

HX12He0n

94③4Be2He126CX3

417②147N2He8OX2

24427④12Mg2He13AlX4 则以下判断中正确的是(

) A.

X1是质子 B.X2是中子

C.X3是电子 D.X4是质子

2063.放射性元素21084Po衰变为82Pb,此衰变过程的核反应方程是____________;用此衰变过程中发出的射线轰击199F,可得到质量数为22的氖(Ne)元素和另一种粒子,此核反应过程的方程是__________________________。

4.(多选)(2017·广州高二检测)据报道,我国自己研究的旋式γ刀治疗脑肿瘤效果非常好,将进入各大医院为患者服务。治疗时不用麻醉,病人清醒,时间短,半个小时内完成手术。γ刀治疗脑肿瘤主要是利用(

) A.γ射线具有很强的贯穿本领 B.γ射线具有很强的电离作用

C.γ射线具有很强的能量 D.γ射线很容易绕过阻碍物到达目的地

5.(多选)人工放射性同位素被用作示踪原子,主要是因为(

) A.放射性同位素不改变其化学性质

B.人工放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多

C.半衰期与元素所处的物理、化学状态无关

D.放射性同位素容易制造

6.(多选)联合国环境公署对科索沃地区的调查表明,北约对南联盟进行的轰炸中使用的贫铀炸弹的残留物长期危害环境,对当地居民的健康也产生了严重的影响,下列关于核辐射的说法正确的是(

) A.贫铀炸弹的残留物存在放射性,且半衰期很长,对环境产生长期危害

B.贫铀炸弹的残留物不会对人体产生危害,但对环境产生了长期危害

C.过量的射线对人体组织具有破坏性

D.受到射线伤害后,人能立即感觉到射线对人体的破坏

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