19.3_19.4探测射线的方法放射性的应用与防护课件新人教版选修3_520190227315.ppt

1、3 探测射线的方法 4 放射性的应用与防护,【自主预习】 1.探测射线的方法: (1)探测射线的原理:利用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。 射线粒子使气体或液体_。 使照相乳胶_。 使荧光物质产生_。,电离,感光,荧光,(2)探测射线的仪器和方法: 威耳逊云室。,a.构造:主要部分是一个_,底部可上下_, 相当于活塞,上盖是透明的,可以通过它观察粒子的运 动径迹,并可拍照。 b.原理:粒子在云室内从过饱和酒精蒸气中飞过,使沿 途的气体分子_,过饱和酒精蒸气就会以这些离子 为核心凝结成雾滴而显示出射线的径迹。,圆筒状容器,移动,电离,c.,直而粗,弯曲,电离,气泡室。

2、 a.构造:气泡室由一密闭容器组成,容器中盛有_ _,如液态氢,控制气泡室内液体的温度和压强略低于 液体的沸点。 b.原理:粒子通过_的液体时,在它的周围产生_ 形成粒子的径迹。,工作液,体,过热,气泡,盖革米勒计数器。,a.构造:主要部分是_,如图,它的外面 是玻璃管,里面有一个接在电源负极的导电圆筒(或在 玻璃管内壁镀导电膜代替),筒的中间有一条接正极的 金属丝。玻璃管内装有低压_气体和少量的酒精蒸 气或溴蒸气,管内压强约为1020 kPa。金属丝和圆筒 间的电压约为100 V,略低于管内气体_的电压。,盖革米勒计数管,惰性,电离,b.原理:当射线粒子进入管内时,它使管内的气体_, 产生的

3、电子在电场中加速。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,一个粒子 进入管中可以产生大量电子。这些电子到达_,正离 子到达阴极,在电路中产生了一次脉冲放电,利用电子 仪器可以把放电次数记录下来。,电离,阳极,c.优缺点。 优点:G -M计数器非常_,使用方便。 缺点:只能用来_,不能区分_的种类。如果同时 有大量粒子,或两个粒子射来的时间间隔小于_s, 盖革米勒计数器也不能区分它们。,灵敏,计数,射线,200,2.放射性的应用与防护: (1)核反应: 定义:_在其他粒子的_下产生_的 过程,称为_。 特点:在核反应中,_守恒、_守恒。,原子核,轰击,新原子核,核反应,质量

4、数,电荷数,人工转变核反应方程: ;。 (2)人工放射性同位素: 放射性同位素:有些同位素具有放射性,叫作_ _。放射性同位素有_和_两种,它们的化 学性质_。,放射性,同位素,天然,人造,相同,人工放射性同位素：_。 人工放射性同位素的优点:_容易控制;_ _容易控制;半衰期短,_容易处理。 凡是用到射线时,用的都是_。,放射强度,形,状,废料,人工放射性同位素,(3)放射性同位素的应用: 利用射线测_、放射治疗、_、延长保 质期等。 作为示踪原子:利用同一种元素的化学性质与其放射 性同位素的化学性质_,可以用放射性同位素代 替_制成各种化合物,这种化合物的化 学性质不会发生变化,但它却带有

5、“放射性标记”,用,厚度,培育新品种,完全相同,非放射性的同位素,放射性探测仪就可以探测出来,有这种用途的_ _叫作“示踪原子”。,放射性同,位素,(4)辐射与安全: 危害:_射线对人体的细胞核造成破坏进而对 人体组织有破坏作用。 防护。 a.使用放射性同位素要严格遵守_。 b.防止放射性物质对空气、_、用具等的污染。,过量的,操作规程,水源,【预习小测】 1.(多选)关于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射线 C.威耳逊云室中径迹细而弯曲的是射线,D.威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是

6、电离,所以无法由威耳逊云室判断射线所带电荷的正负,【解析】选A、B。云室内充满过饱和蒸气,射线经过时把气体电离,过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴,雾滴沿射线的路径排列,显示出射线的径迹,故A正确;由于粒子的电离本领大,贯穿本领小,故粒子在云室中的径迹直而粗,即B正确;射线的电离本领很弱,所以在云室中一般看不到它的径迹,而细而弯曲的是射线,所以C错误;把云室放到磁场中,由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负,故D错误。,2.(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子 ( ) A.射线探伤仪 B.利用含有放射性碘131的油,检测地下输油管的漏油情况 C.利用钴60治疗肿瘤等疾病 D

7、.把含有放射性元素的肥料施给农作物,用以检测确定农作物吸收养分的规律,【解析】选B、D。射线探伤仪利用的是射线,所以A错;钴60是一种人工生产的放射性元素,“钴炮”是以钴60做放射源,用射线杀伤癌细胞,对肿瘤实施治疗的装置,所以C错;本题正确答案为B、D。,3.(多选)在粒子物理的研究中,可以让粒子通过叫“云室”“气泡室”的装置,以显示它们的径迹,如图所示的是在液氢气泡室中拍摄到的带电粒子的径迹,气泡室中加有匀强磁场。关于粒子的径迹是一对紧绕的螺旋线的说法正确的是 ( ),A.进入气泡室的是一对带相反电荷的粒子,在同一个磁场中它们所受的洛伦兹力方向相反 B.进入气泡室的粒子的比荷一定不同 C.

8、粒子的径迹是螺旋线,是因为粒子在运动过程中能量减少 D.粒子的径迹是螺旋线,是因为粒子的带电荷量越来越少,【解析】选A、C。根据粒子进入气泡室后沿相反的方 向运动,说明粒子所受的洛伦兹力方向相反,粒子带相 反电性的电荷,A正确。由R= 知,R不同,因为速度v的 大小关系不确定, 的大小关系也不确定,即 可能 相同,B错。因为粒子在运动过程中电荷量不变,但要受 到阻力作用,能量减少,速度减小,故半径减小,所以粒 子的径迹是螺旋线,C对,D错。,主题一 探测射线的方法 【互动探究】 1.射线的粒子与其他物质作用时产生的主要现象有哪些?,提示:射线的粒子与其他物质作用时产生的主要现象: (1)使气体

9、或液体电离,这些离子可使过饱和蒸气产生云雾或使过热液体产生气泡;(2)使照相乳胶感光;(3)使荧光物质产生荧光。,2.在云室中,为什么粒子显示的径迹直而粗、粒子 显示的径迹弯曲而细? 提示:因为粒子带电量多,它的电离本领强,穿越云室 时,沿途能使大量的气体分子发生电离,过饱和酒精蒸 气凝结在这些离子上,形成很粗的径迹。且由于粒子 质量大,穿越云室时不易改变方向,所以显示的径迹很 直。粒子带电量少,电离本领较小,沿途使气体发生,电离而产生的离子少,且粒子质量小,容易改变其运动状态,所以显示的径迹细而弯曲。,3.通过气泡室中粒子径迹的照片我们可以分析哪些量? 提示:根据照片可以分析粒子的动量、能量

10、及带电情况等。,4.盖革米勒计数器是怎样计数的? 提示:计数管的原理是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,正离子到达阴极, 在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。盖革米勒计数器就是这样计数的。,【探究总结】 1.射线的探究原理:利用射线粒子与其他物质作用时产生不同的现象探究不同射线。 2.探究方法: (1)威耳逊云室。(2)气泡室。(3)盖革-米勒计数器。 3.可探究量: (1)动量。(2)能量

11、。(3)带电情况。,【典例示范】 图中曲线a、b、 c、d为气泡室中某放射物发生衰变 放出的部分粒子的径迹,气泡室中磁 感应强度方向垂直于纸面向里。以 下判断可能正确的是 ( ),A.a、b为粒子的径迹 B.a、b为粒子的径迹 C.c、d为粒子的径迹 D.c、d为粒子的径迹,【解析】选D。因为粒子带正电,由左手定则可知,粒子刚射入磁场时所受洛伦兹力方向平行于纸面向上,故粒子向上偏转;因为粒子带负电,由左手定则可知,粒子刚射入磁场时所受洛伦兹力方向平行于纸面向下,故粒子向下偏转;综上可知,选项A、C错误,选项D正确。因为粒子不带电,所以在磁场中运动时不发生偏转,故选项B错误。,【探究训练】 1.

12、(多选)利用威耳逊云室探测射线时若观察到细长、弯曲的径迹,则下列说法正确的是 ( ) A.可知有射线射入云室 B.可知有射线射入云室 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,【解题指南】解答本题时应注意以下两点: (1)粒子带电量较多,质量大,它的电离本领强,穿越云室时,径迹粗而直。 (2)粒子带电量少,质量小,电离本领较小,穿越云室时,径迹细而弯曲。,【解析】选B、D。因为观察到威耳逊云室中存在细长、弯曲的径迹,可知是射线的径迹,A错,B对;射线粒子的运动是观察不到的,观察到的是酒精过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴,C错,D对。,2.下列关于放射线的

13、探测说法不正确的是 ( ) 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,【解析】选D。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,故A选项正确;由气泡室内径迹可分析射线的带电、动量、能量等情况,故B选项正确;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,所以C选项正确;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,所以D选项错误。,【补偿训练】 用威耳逊云室探测射线,其中

14、粒子在云室中的径迹直而粗的是 ( ) A.射线 B.射线 C.射线 D.以上都不是,【解析】选A。射线的质量比较大,在气体中飞行不易改变方向,并且电离本领大,沿途产生的离子多,所以它在云室中的径迹直而粗。射线的质量小,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,且常常发生弯曲。射线的电离本领更小,一般看不到它的径迹,所以径迹直而粗的是射线,A对,B、C、D错。,主题二 放射性的应用与防护 【互动探究】 1.如何实现原子核的人工转变? 提示:人为地用粒子、质子、中子或光子去轰击一些原子核,可以实现原子核的人工转变。,2.核反应的实质是什么?它符合哪些规

15、律? 提示:(1)核反应的实质是将一种原子核在粒子的轰击之下转变成一种新的原子核,并产生新的粒子。 (2)在转变过程中符合质量数和电荷数守恒。,3.常见的人工转变的核反应: (1)卢瑟福发现质子：_。 (2)查德威克发现中子:_ 。 (3)居里夫妇人工制造同位素:_ 。,4.如何区分核反应的种类是衰变还是人工核反应? 提示:衰变是一个原子核释放出粒子或粒子变成新原子核的过程,而人工核反应是用粒子、质子、中子甚至光子轰击原子核,实现原子核的人工转变的过程。,【探究总结】 1.核反应的条件:用粒子、质子、中子,甚至用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

16、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.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。,4.(1)射线测厚装置。 原理:仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关,轧出的钢板越厚,透过的射线越弱。将射线测厚仪接收到的信号输入计算机,就可以知道如何调节钢板的厚度。,(2)放射治疗。 原理:人体组织对射线的耐受能力是不同的,细胞分裂越快的组织,

17、它对射线的耐受力就越弱,癌细胞繁殖迅速,在射线照射下破坏得比健康细胞快。 (3)培育新品种。 原理:利用射线照射种子,会使种子的遗传基因发生变异,从而可筛选培育出新的优良品种。,(4)延长保质期。 原理:利用射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌,抑制蔬菜发芽,延长保质期。,【典例示范】 下列核反应方程括号中所填粒子名称正确的是 ( ),【解题指南】解答本题时应注意以下两点: (1)反应前后质量数守恒。 (2)反应前后电荷数守恒。,【解析】选A。根据核反应方程遵循的质量数守恒和电荷数守恒,可知四个选项中的粒子分别是电子、质子、中子和正电子,故A对,B、C、D错。,【探究训练】 1.关于放射性同位

18、素的应用,下列说法中正确的是 ( ) A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电,因 此达到了消除有害静电的目的 B.利用射线的贯穿性可以为金属探伤,也能进行人体 的透视,C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异,其结果一定是成为更优秀的品种 D.用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危害,【解析】选D。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,将静电导走,故A错误;射线对人体细胞伤害太大,不能用来进行人体透视,故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,故C错误;用射线治疗肿瘤对人体有副作用,

19、因此要严格控制剂量,故D正确。,2.如图为查德威克实验示意图,由天然放射性元素钋(Po)放出的射线轰击铍时会产生粒子流A,用粒子流A轰击石蜡时会打出粒子流B,经研究知道 ( ),A.A为中子,B为质子 B.A为质子,B为中子 C.A为射线,B为中子 D.A为中子,B为射线,【解析】选A。射线轰击铍时的核反应方程 得知A为中子,中子轰击石蜡时会打出质 子流,所以A正确;其他选项错误。,【补偿训练】 关于人工制造的放射性同位素,下列说法错误的是 ( ) A.人工制造的放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的半衰期长很多 B.人工制造的放射性同位素的放射强度容易控制 C.人工制造的放射性同位素的射线能进行金属探伤,D.使用人工制造的放射性同位素也要遵守操作规程,防止对人体、空气、水源、用具的污染,【解析】选A。人造放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短,故A错误,人工制造的放射性同位素的放射强度容易控制,故B正确;人工制造的放射性同位素的射线能进行金属探伤,故C正确;使用人工制造的放射性同位素也要遵守操作规程,防止对人体、空气、水源、用具的污染,故D正确,故选A。,【课堂小结】,