高中物理 第19章 第3、4節(jié) 探測射線的方法 放射性的應用與防護課件 新人教版選修3-5.ppt

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成才之路 · 物理,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 · 選修3-5,原子核,第十九章,第三節(jié) 探測射線的方法 第四節(jié) 放射性的應用與防護,第十九章,放射性同位素的放射強度易于控制，它的半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，因此在生產(chǎn)和科學領域得以廣泛的應用。你知道探測射線的方法和射線有哪些應用嗎？,探測射線的原理 利用射線粒子與其他物質(zhì)作用時產(chǎn)生的一些現(xiàn)象來探知放射線的存在。 (1)粒子使氣體或液體電離，以這些離子為核心，過飽和汽會產(chǎn)生_____，過熱液體會產(chǎn)生_____。 (2)使照相底片_____。 (3)使熒光物質(zhì)產(chǎn)生_____。,探測射線的基本方法,云霧,氣泡,感光,熒光,1.威爾遜云室 (1)結構見教材。 (2)工作原理：粒子從室內(nèi)氣體中飛過，就會使沿途的氣體分子_____產(chǎn)生離子，過飽和汽便以這些離子為核心凝成__________，于是顯示出射線的徑跡。 根據(jù)徑跡的長短和粗細，可以知道粒子的_____；把云室放在磁場中，從帶電粒子運動軌跡的彎曲方向，還可以知道粒子所帶電荷的_____。,幾種常用的探測器,電離,一條霧滴,性質(zhì),正負,2．氣泡室 (1)原理：當高能粒子穿過室內(nèi)_____液體時，形成一串_____而顯示粒子行跡。 (2)作用：可以分析粒子的帶電、動量、能量等情況。 3．蓋革—米勒計數(shù)器 (1)結構見課本 (2)原理： 當某種射線粒子進入管內(nèi)時，它使管內(nèi)的氣體_____，產(chǎn)生的電子在電場中被加速，能量越來越大，電子跟管中的氣體分子_____時，又使氣體分子電離，產(chǎn)生_____……,過熱,氣泡,電離,碰撞,電子,電子,次數(shù),計數(shù),核反應,轟擊下,質(zhì)量數(shù),電荷數(shù),人工放射性同位素的應用與防護,放射性,電離,靜電,貫穿,探傷,化學,示蹤,4．放射性的污染和防護 (1)放射性污染 過量的放射會對_____造成污染，對人類和自然界產(chǎn)生_____作用。 (2)防護 輻射防護的基本方法有_____防護、距離、_____防護。要防止放射性物質(zhì)對_____、_____、用具、__________的污染，要防止射線_____地________照射人體。,環(huán)境,破壞,時間,屏蔽,水源,空氣,工作場所,過多,長時間,一、探測射線的三種儀器 1．威爾遜云室 (1)原理：實驗時先往云室里加入少量的酒精，使室內(nèi)充滿酒精的飽和蒸氣，然后使活塞迅速向下運動，室內(nèi)氣體由于迅速膨脹，溫度降低，酒精蒸氣達到過飽和狀態(tài)。這時讓射線粒子從室內(nèi)的氣體中飛過，使沿途的氣體分子電離，過飽和酒精蒸氣就會以這些離子為核心凝結成霧滴，這些霧滴沿射線經(jīng)過的路線排列，于是就顯示出了射線的徑跡，可用照相機拍攝下其運動的徑跡進行觀察分析。,2．氣泡室 (1)原理：氣泡室的原理同云室的原理類似，所不同的是氣泡室里裝的是液體，控制氣泡室內(nèi)液體的溫度和壓強，使室內(nèi)溫度略低于液體的沸點。當氣泡室內(nèi)壓強突然降低時，液體的沸點變低，使液體過熱，此時讓射線粒子射入室內(nèi)，粒子周圍就有氣泡形成。用照相機拍攝出徑跡照片，根據(jù)照片上記錄的情況，可以分析粒子的性質(zhì)。 (2)氣泡室和云室的比較：氣泡室的工作原理與云室相類似，云室內(nèi)裝有氣體，而氣泡室內(nèi)裝的是液體。相同之處在于都可以形成射線粒子的運動徑跡，通過研究徑跡，研究射線的性質(zhì)。,特別提醒： (1)探測原理方面：探測原理都是利用射線中的粒子與其他物質(zhì)作用時產(chǎn)生的現(xiàn)象，來顯示射線的存在。 (2)G－M計數(shù)器區(qū)分粒子方面：G－M計數(shù)器不能區(qū)分時間間隔小于200μs的兩個粒子。,現(xiàn)代建筑使用的花崗巖石材和家庭裝修使用的花崗巖板材中也存在不同程度的放射性，某同學要測定附近建筑材料廠生產(chǎn)的花崗巖板材的放射性輻射是否超標，他選用哪種儀器較好( ) A．威耳遜云室 B．氣泡室 C．蓋革—米勒計數(shù)器 D．以上三種效果都很好 答案：C 解析：花崗巖板材的放射性都比較弱，用云室、氣泡室很難測出，而計數(shù)器非常靈敏，用它檢測射線十分方便。,特別提醒： (1)核反應過程一般都是不可逆的，核反應方程不能用等號連接，只能用單向箭頭表示反應方向。 (2)核反應方程應以實驗事實為基礎，不能憑空杜撰。,三、放射性同位素及其應用 1．放射性同位素的分類 (1)天然放射性同位素。 (2)人工放射性同位素。 2．人工放射性同位素的優(yōu)勢 (1)放射強度容易控制。 (2)可制成各種所需的形狀。 (3)半衰期短，廢料易處理。,3．放射性同位素的主要應用 (1)利用它的射線 ①利用放出的γ射線檢查金屬部件是否存在砂眼、裂痕等，即利用γ射線進行探傷。 ②利用放射線的貫穿本領與物質(zhì)的厚度和密度的關系，可用它來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中的液體的高度等，從而實現(xiàn)自動控制。 ③利用放射線使空氣電離而把空氣變成導電氣體，以除去化纖、紡織品上的靜電。 ④用射線照射植物，引起植物的變異，也可以利用它殺菌、治病等。,(2)做示蹤原子 把放射性同位素原子通過物理或化學反應的方式摻到其他物質(zhì)中，然后用探測儀進行追蹤，這種使物質(zhì)帶有“放射性標記”的放射性同位素原子就是示蹤原子。例如： ①在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，探測農(nóng)作物在不同的季節(jié)對元素的需求。 ②在工業(yè)上，檢查輸油管道上的漏油位置。 ③在生物醫(yī)療上，可以檢查人體對某元素的吸收情況，也可以幫助確定腫瘤的部位和范圍。,下列說法正確的是( ) A．給農(nóng)作物施肥時，在肥料里放一些放射性同位素，是因為農(nóng)作物吸收放射性同位素后生長更好 B．輸油管道漏油時，可以在輸?shù)挠椭蟹乓恍┓派湫酝凰靥綔y其射線，確定漏油位置 C．天然放射元素也可以作為示蹤原子加以利用，只是較少，經(jīng)濟上不劃算 D．放射性元素被植物吸收，其放射性將發(fā)生改變 答案：B,解析：放射性元素與它的同位素的化學性質(zhì)相同，但是利用放射性元素可以確定農(nóng)作物在各季節(jié)吸收含有哪種元素的肥料。無論植物吸收含放射性元素的肥料，還是無放射性肥料，植物生長是相同的，A錯；放射性同位素，含量易控制，衰變周期短，不會對環(huán)境造成永久污染，而天然放射性元素，劑量不易控制、衰變周期長，會污染環(huán)境，所以不用天然放射元素，C錯；放射性是原子核的本身性質(zhì)，與元素的狀態(tài)、組成等無關，D錯。放射性同位素可作為示蹤原子，故B正確。,四、放射性的污染與防護,關于威耳遜云室探測射線，下列說法正確的是( ) A．威耳遜云室內(nèi)充滿過飽和蒸氣，射線經(jīng)過時可顯示出射線運動的徑跡 B．威耳遜云室中徑跡直而粗的是α射線 C．威耳遜云室中徑跡細而彎曲的是γ射線 D．威耳遜云室中顯示粒子徑跡的原因是電離，所以無法由徑跡判斷射線所帶電荷的正負,射線的探測,解析：云室內(nèi)充滿過飽和蒸氣，射線經(jīng)過時把氣體電離，過飽和蒸氣以離子為核心凝結成霧滴，霧滴沿射線的路徑排列，顯示出射線的徑跡，故A正確；由于α粒子的電離本領大貫穿本領小，故α粒子在云室中的徑跡直而粗，即B正確；γ射線的電離本領很弱，所以在云室中一般看不到它的徑跡，而細而彎曲的是β射線，所以C錯誤；把云室放到磁場中，由射線徑跡的彎曲方向就可以判斷射線所帶電荷的正負，故D錯誤。 答案：AB,用連線把左邊列出的實驗設備和右邊對應的儀器名稱連結起來。 A．用于觀察粒子徑跡的設備 (a)示波器 B．用于記錄粒子數(shù)的設備 (b)加速器 C．用于產(chǎn)生高速粒子的設備 (c)云室 D．用于觀察波形圖象的設備 (d)計數(shù)器 答案：A－c，B－d，C－b，D－a,核反應方程,點評：此題只要嚴格按照寫核反應方程的原則進行，一般是不會出錯的，寫核反應方程的原則是：(1)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒；(2)中間用箭頭，不能寫成等號。因兩端僅僅是質(zhì)量數(shù)守恒，沒有體現(xiàn)質(zhì)量相等；也不能僅畫一橫線，因箭頭的方向還表示反應進行的方向；(3)能量守恒，但中學階段不作要求；(4)核反應必須是實驗能夠發(fā)生的，不能毫無根據(jù)地寫未經(jīng)實驗證實的核反應方程。,點評：解此題依據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律完成核反應方程及著名的粒子發(fā)現(xiàn)史。關鍵掌握質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，否則在書寫核反應方程平衡時容易出錯。,用人工方法得到放射性同位素，這是一個很重要的發(fā)現(xiàn)，天然放射性同位素只不過40幾種，而今天人工制造的同位素已達1000多種，每種元素都有放射性同位素，放射性同位素在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、科研的許多方面得到廣泛應用。 (1)帶電的驗電器在放射線照射下電荷會很快消失，其原因是( ),放射性的應用與防護,A．射線的貫穿作用 B．射線的電離作用 C．射線的物理、化學作用 D．以上三個選項都不是 (2)在我國首先用人工方法合成牛胰島素時需要證明人工合成的牛胰島素結晶跟天然牛胰島素結晶是同一物質(zhì)，為此曾采用放射性同位素14C作________。 解析：(1)因放射性的電離作用，空氣中與驗電器所帶電荷電性相反的離子與之中和，所以使驗電器所帶電荷中和。,(2)把摻入14C的人工合成牛胰島素與天然牛胰島素混合在一起，經(jīng)多次重新結晶后，得到了放射性14C分布均勻的牛胰島素結晶，這就證明了人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素合成一體，它們是同一物質(zhì)。把這種放射性同位素的原子摻到其他物質(zhì)中去，讓它們一起運動遷移，再用放射性探測儀器進行追蹤，就可以知道放射性原子通過什么路徑，運動到哪里了，是怎樣分布的，從而可了解某些不容易察明的情況或規(guī)律，人們把這種用途的放射性同位素叫做示蹤原子。 答案：(1)B (2)示蹤原子,下列說法正確的是( ) A．放射線能殺傷癌細胞或阻止癌細胞分裂，對人體的正常細胞不會有傷害作用 B．對于具有放射性的廢料，要裝入特制的容器并埋入深海進行處理 C．γ射線探傷儀中的放射源必須存放在特制的容器中，而不能隨意放置 D．對可能有放射性污染的場所或物品進行檢測是很有必要的,答案：BCD 解析：放射線對所有細胞都有殺傷作用。選項B、C、D正是人類在合理利用放射性物質(zhì)過程中必須注意防護的。,