探测射线的方法放射性的应用与防护

3 探测射线的方法 4 放射性的应用与防护,1.知道射线的粒子使气体或者液体电离、使照相底片感光、使荧光物质产生荧光。 2.了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理。 3.知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。 4.知道核反应及其遵循的规律。 5.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。,一、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。 (1)射线粒子使气体或液体_; (2)使照相乳胶_; (3)使荧光物质产生_。,电离,感光,荧光,2.探测射线的仪器和方法: (1)威耳逊云室:,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。 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,直而粗,弯曲,电离,(2)气泡室: 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。 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,(3)盖革米勒计数器: 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10 20 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,原理:当射线粒子进入管内时,它使管内的气体_,产生的 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,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_ 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,大量,200,二、放射性的应用与防护 1.核反应: (1)定义:_在其他粒子的_下产生_的过程, 称为_。 (2)特点:在核反应中,_守恒、_守恒。 (3)人工转变核反应方程:_; _。,原子核,轰击,新原子核,核反应,质量数,电荷数,2.人工放射性同位素: (1)放射性同位素:有些同位素具有放射性,叫做_。 放射性同位素有_和_两种,它们的化学性质_。 (2)人工放射性同位素:_。 (3)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。 (4)凡是用到射线时,用的都是_。,放射性同位素,天然,人造,相同,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: (1)利用射线测 _、放射治疗、_、延长保质 期等。 (2)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“放射性标记”,用放射性探测仪就可以探测出 来,有这种用途的_叫做“示踪原子”。,厚度,培育新品种,完全相同,非放射性,的同位素,放射性同位素,4.辐射与安全: (1)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。 (2)防护: 使用放射性同位素要严格遵守_。 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,1.判一判: (1)放射性的观察往往通过射线粒子和其他物质的作用来间接地观察。 ( ) (2)威耳逊云室是通过带电粒子对酒精蒸气的电离进而凝集成雾滴来实现射线径迹的呈现的。 ( ) (3)气泡室内液体的温度和压强要略高于凝结点。 ( ) (4)盖革米勒计数器既灵敏又能区分射线的种类。 ( ),提示:(1)。射线是看不见的,所以要通过射线粒子和其他物质的作用来间接地观察。 (2)。威耳逊云室是通过带电粒子对酒精蒸气的电离进而凝集成雾滴来实现射线径迹的呈现的。 (3)。气泡室内的液体的温度和压强要略低于沸点。 (4)。盖革米勒计数器灵敏但不能区分射线的种类。,2.想一想: (1)云室和气泡室是应用射线的穿透能力还是电离能力研究射线的径迹? 提示:研究过程需要显示粒子(射线)的轨迹,所以利用的不是射线的穿透能力,而是应用射线的电离能力。 (2)衰变和原子核的人工转变有什么不同? 提示:衰变是放射性元素自发的现象,原子核的人工转变是能够人工控制的核反应。其核反应方程的书写也有区别。,(3)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。 (4)射线测厚装置利用了哪种射线的哪种能力?换用另外的射线可以吗? 提示:利用了射线的穿透能力。射线和射线的穿透能力不足,且射线和射线具有较强的电离能力,射线对人体的伤害很大,所以不能换用这两种射线。,(5)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。,主题一 探测射线的方法 【问题探究】 1.为什么粒子显示的径迹直而粗,粒子显示的径迹在低速时弯曲而高速时细?,提示:因为粒子电离本领强,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。又由于粒子质量大,穿越云室时不易改变方向,所以显示的径迹很直。粒子电离本领较弱,高速粒子沿途使气体发生电离而产生的离子少,因而径迹细;粒子质量小,其运动状态容易改变,所以显示的低速粒子的径迹弯曲。,2.气泡室和威耳逊云室原理有什么异同?通过气泡室中粒子径 迹的照片我们可以分析哪些量? 提示:威耳逊云室的原理是利用气体中的离子作为形成酒精蒸 气的凝结中心。当快速运动的粒子穿过含有过饱和酒精蒸气的 气体空间时,在它的路程上产生许多离子,许多蒸气分子凝结在 这些离子上,形成许多雾滴。这样,在粒子所飞过的轨迹上形成 一条狭窄的雾带状痕迹,叫做粒子的径迹。用很强的光从侧面,照射,能够看到这种痕迹,也可以用照相机把它拍下来。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。当射线粒子通过过热液体时,在射线粒子周围有气泡形成。根据照片可以分析粒子的动量、能量及带电情况等。,3.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。,4.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。,【探究总结】 1.云室中不同粒子径迹产生的原因:,2.探究射线及其方法: (1)根据粒子径迹的长短和粗细,可以知道粒子的性质;把云室放在磁场中,从带电粒子运动轨迹的弯曲方向,还可以知道粒子所带电荷的正负。 (2)根据各种射线的穿透本领可知,盖革米勒计数器不能探测粒子,因为粒子连一层白纸都不能穿透,无法进入盖革米勒计数器的管内。 (3)盖革米勒计数器只能计数,不能区分射线的种类,它只能探测粒子和射线。,【即时训练】 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电离,所以无法由威耳逊云室判断射线所带电荷的正负,【解题探究】(1) _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) _带电量较少,质量小,它的电离本领较小,穿越云室 时,径迹细而弯曲。,粒子,粒子,【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)利用威耳逊云室探测射线时若观察到细长和弯曲的径迹,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,【解析】选B、D。因为观察到威耳逊云室中存在细长和弯曲的径迹,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。,主题二 放射性的应用与防护 【问题探究】 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】 射线的主要应用 (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,就可以对钢板的厚度进行自动控制。,(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,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。,【即时训练】 1.(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的 ( ) A.利用含有放射性碘131的油,检测地下输油管的漏油情况 B.把含有放射性元素的肥料施给农作物,利用探测器的测量,找出合理的施肥规律 C.利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹 D.给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131,论断甲状腺的器质性和功能性疾病,【解析】选A、B、D。利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用射线穿透能力强的特点,因此选项C不属于示踪原子的应用。,2.如图所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意 图。 (1)请简述自动控制的原理。 (2)如果工厂生产的是厚度为1 mm的铝板,在、和三种射 线中,哪一种对铝板的厚度控制起主要作用?为什么?,【解题探究】放射源放出的三种射线的贯穿本领_,如果遮 挡物的厚度_,会引起贯穿后射线的强度发生变化。利用这 一特点,可实现自动控制。,不同,不同,【解析】(1)放射线具有穿透本领。如果向前移动的铝板的厚度有变化,