2017-2018学年高中物理人教版选修3-5教学案第十九章 第34节 探测射线的方法 放射性的应用与防护含解析

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1、第3、4节探测射线的方法__放射性的应用与防护1.1912年英国物理学家威耳逊发明了威耳逊云室。2.射线可使气体或液体电离,使照相乳胶感光,使荧光物质产生荧光。3.原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程,称为核反应。4.在核反应中,质量数守恒,电荷数守恒。5.1928年由德国物理学家盖革与米勒研制成功了用于探测射线的盖革-米勒计数器。6.1934年,约里奥—居里夫妇发现了人工放射性同位素。7.放射性同位素有很多应用,如应用它的射线,或把它作为示踪原子;放射性同位素也有很多危害。过量的射线对人体组织有破坏作用,同时对水源、空气等也有污染。一、探测射线的方法1.探测方法(1)组成射线的粒子会使

2、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粒子径迹形状:12α粒子的径迹直而粗β粒子的径迹比较细,而且常常弯曲γ粒子的电离本领很小,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原理:在金属丝和圆筒间加上一定

3、的电压,这个电压稍低于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,正离子到达阴极,在电路中产生一次脉冲放电,利用电子仪器可以把放电次数记录下来。②优点:GM计数器非常灵敏,使用方便。③缺点:只能用来计数,不能区分射线的种类。二、核反应和放射线的应用与防护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。卢瑟福发现质子的核反应方程:N+He→O+H。遵循规律:质量数守恒,电荷数守恒。2

4、.人工放射性同位素(1)放射性同位素的定义:有些同位素具有放射性,叫做放射性同位素。(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P。(3)发现磷同位素的方程:He+Al→P+n。3.放射性同位素的应用与防护(1)应用射线应用射线可以测厚度、医疗方面的放射治疗、照射种子培育优良品种等。(2)示踪原子:有关生物大分子的结构及其功能的研究,要借助于示踪原子。(3)辐射与安全:人类一直生活在放射性的环境中,过量的射线对人体组织有破坏作用。要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。121.自主思考——判一判(1)云室和气泡室都是应用射线的穿透能力研究

5、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。(√)(4)医学上利用射线进行放射治疗时,要控制好放射的剂量。(√)(5)发现质子、发现中子和发现放射性同位素P的核反应均属于原子核的人工转变。(√)(6)同一种元素的放射性同位素具有相同的半衰期。(×)2.合作探究——议一议(1)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。(2)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

6、、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。(3)医学上做射线治疗用的放射性元素,使用一段时间后当射线强度降低到一定程度时就需要更换放射材料,原来的材料成为核废料,这些放射治疗选用的放射性元素的半衰期应该很长还是较短?为什么?提示:应选用半衰期较短的。因为半衰期短的放射性废料容易处理。当然也不能选用太短的,否则就需要频繁更换放射原料了。探测射线的方法和仪器[典例] (多选)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,则下列关于射线性质及它的半衰

7、期的说法正确的是(  )A.放射源射出的是α射线B.放射源射出的是β射线C.这种放射性元素的半衰期是5天D.这种放射性元素的半衰期是2.5天[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点:(1)根据α射线、β射线的穿透能力确定射线的种类。(2)由半衰期的定义求出该元素的半衰期。[解析] 12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,选项A正确,B错误;因放射性元素原子核个数与单位时间内衰

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