第3节探测射线的方法PPT

1、1第三节第三节探测射线的方法探测射线的方法2 带电带电性性氦核流氦核流穿透穿透能力能力构成构成速度速度实质实质名称名称正正强强弱弱c/10电离电离能力能力负负弱弱强强接近接近c电子流电子流中中最弱最弱极强极强光子光子c光子流光子流He42e01复习回顾复习回顾:31、粒子使气体或液体电离，以这些离子、粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生雾滴，过热液体为核心，过饱和汽会产生雾滴，过热液体会产生气泡会产生气泡2、使照相底片感光、使照相底片感光3、使荧光物质产生荧光、使荧光物质产生荧光探测射线的方法：探测射线的方法：4一、威尔逊云室：一、威尔逊云室：构造：一个圆筒状容器，构造：一个

2、圆筒状容器，低部可以上下移动，上低部可以上下移动，上盖是透明的，内有干净盖是透明的，内有干净空气空气实验时，加入少量酒精，实验时，加入少量酒精，使室内充满酒精饱和蒸气，使室内充满酒精饱和蒸气，然后迅速向下拉动活塞，然后迅速向下拉动活塞，使酒精蒸汽达到过饱和状使酒精蒸汽达到过饱和状态。态。利用射线的电离本领利用射线的电离本领5粒子粒子粒子粒子6射线射线在云室中的径迹：在云室中的径迹：直而粗直而粗原因：原因： 粒子质量大，不易改变方向，电离粒子质量大，不易改变方向，电离本领大，沿途产生的粒子多本领大，沿途产生的粒子多射线射线在云室中的径迹：在云室中的径迹：比较细，而且常比较细，而且常常弯曲常弯曲原

3、因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变方向，电离本领小，沿途产生的离子少方向，电离本领小，沿途产生的离子少7二、气泡室二、气泡室-高能物理实验的最风行的探测设备高能物理实验的最风行的探测设备 气泡室是由一密闭容器气泡室是由一密闭容器组成，容器中盛有工作组成，容器中盛有工作液体液体 ，如液态氢，如液态氢8三、盖革三、盖革- -米勒计数器米勒计数器一种能自动把放射一种能自动把放射微粒计数出来的仪微粒计数出来的仪器，利用了射线的器，利用了射线的电离本领电离本领9第四节第四节放射性的应用与防护放射性的应用与防护10卢瑟福在实验中发现，往容器中通入氮气后，卢瑟福在实验中发现，

4、往容器中通入氮气后，在荧光屏上出现了闪光，这表明，有一种新的能量在荧光屏上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比比粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在屏上，这种粒粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在屏上，这种粒子肯定是在子肯定是在粒子击中某个氮核而使该核发生变化时粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，人类第一次打开了原子核的大门转变，人类第一次打开了原子核的大门。 核反应核反应11 用用粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原子粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原子核，也都产生类似的转变，并产生质子，说明核，也都产生类似的

5、转变，并产生质子，说明质子是各种原子核里都有的成分，质子是人类质子是各种原子核里都有的成分，质子是人类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。继电子、光子后发现的第三个基本粒子。HOHeN1117842147原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，的过程，-核反应核反应在核反应中，质量数和电荷数都守恒在核反应中，质量数和电荷数都守恒121930年，德国科学家玻特和贝克用年，德国科学家玻特和贝克用粒子粒子轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子，轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子，而放出了一种新的射线这种射线几乎不而放出了一种新的射线这种射线几乎不能使气体电离，在电

6、场和磁场中也不发生能使气体电离，在电场和磁场中也不发生偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强，偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强，他们认为这是他们认为这是射线经检测，射线的能射线经检测，射线的能量在量在10eV左右，远大于天然放射物质衰左右，远大于天然放射物质衰变时发出的变时发出的射线的能量射线的能量131931年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用这种未知射线去轰击石蜡。这种未知射线去轰击石蜡。结果竟从中打出能量约结果竟从中打出能量约5.7 MeV的质子这是异常惊人的质子这是异常惊人的新发现，因为其行为完全不同于的新发现，因为其行为完全不同于射线，射

7、线，射线只能射线只能打出电子而打不出质子，打出电子而打不出质子，光子的质量近乎，电子也光子的质量近乎，电子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理的，但很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理的，但质子质量是电子的质子质量是电子的1800倍，一颗子弹怎么能撞动一辆倍，一颗子弹怎么能撞动一辆汽车呢？如果认为轰击石蜡的射线是汽车呢？如果认为轰击石蜡的射线是射线，那么光子射线，那么光子的能量应达的能量应达55 MeV，这与实际测得的射线能量，这与实际测得的射线能量10 MeV相去甚远这射线在向约里奥夫妇招手呼喊：我不是相去甚远这射线在向约里奥夫妇招手呼喊：我不是射线射线！可惜的是，他们擦肩而过，无

8、缘相识。面！可惜的是，他们擦肩而过，无缘相识。面对对55eV与与10eV的矛盾的矛盾 ，他们还是十分牵强地解释为其，他们还是十分牵强地解释为其它的原因，并于它的原因，并于1932年月年月11日向巴黎科学院提交了日向巴黎科学院提交了实验情况和对未知射线判定为实验情况和对未知射线判定为射线的结论。射线的结论。14 1932年月底，查得威克得到这一论文，年月底，查得威克得到这一论文，约里奥夫妇的实验使他心跳，他认为约约里奥夫妇的实验使他心跳，他认为约里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦苦寻

9、找了预言、自己苦苦寻找了12年的中子。他年的中子。他决定用云室的方法探测射线的速度和质决定用云室的方法探测射线的速度和质量。量。15他先测出射线的速度不到光速的十分之他先测出射线的速度不到光速的十分之一，排除了是一，排除了是射线的可能，又用弹性射线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的质量与质子质量差不多。他还根据自旋质量与质子质量差不多。他还根据自旋确定不带电的粒子不可能是由质子和电确定不带电的粒子不可能是由质子和电子组合而成，只能是另一种新的独立粒子组合而成，只能是另一种新的独立粒子，他称之为中子。就这样，仅用了十子，他称之为中子。就这样，仅用

10、了十天时间，成功地证实了这种中性射线就天时间，成功地证实了这种中性射线就是中子流。他当之无愧地成为是中子流。他当之无愧地成为“中子之中子之父父”，并因此获，并因此获1935年诺贝尔物理奖。年诺贝尔物理奖。16nCHeBe101264294“机遇只偏爱有准备的头脑机遇只偏爱有准备的头脑”中子的发现，有重大的意义，中子不带电，用它去轰中子的发现，有重大的意义，中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有击原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有力的力的“炮弹炮弹”。在此以前，可供研究用的。在此以前，可供研究用的“炮弹炮弹”只只有天然放射元素发出的有天然放射元素发出的、三种

11、射线，中子流则三种射线，中子流则是穿透本领更大，轰击原子核更有效的是穿透本领更大，轰击原子核更有效的“炮弹炮弹”，人，人们用它轰击各种原子核，获得许许多多人工放射性同们用它轰击各种原子核，获得许许多多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。 171934年，约里奥年，约里奥居里和伊丽芙居里和伊丽芙居里在用粒子居里在用粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，正电子的质量跟电子相同，探测到了正电子，正电子的质量跟电子相同，所带电荷与电子相反，为一个单位的正电荷，所带电荷与电子相反，为一个单位

12、的正电荷，更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期原来，铝核被粒子射性也有一定的半衰期原来，铝核被粒子击中后发生了下面的反应击中后发生了下面的反应nPHeAl103015422713人工放射性同位素人工放射性同位素18eSiP0130143015反应生成物反应生成物P是磷的一种同位素，也有放是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，核衰变方程如下：衰变时放出正电子，核衰变方程如下：用人工方法得

13、到放射性同位素，这是一个用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现后来人们用质子、氘核、很重要的发现后来人们用质子、氘核、中子和光子轰击原子核，也得到了放射性中子和光子轰击原子核，也得到了放射性同位素同位素 19与天然的放射性物质相比，人造放射性同与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：位素：1、放射强度容易控制、放射强度容易控制2、可以制成各种需要的形状、可以制成各种需要的形状3、半衰期更短、半衰期更短4、放射性废料容易处理、放射性废料容易处理20（1）利用它的射线）利用它的射线放射性同位素的应用放射性同位素的应用21（2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物）作为示踪原子：用于工业、

14、农业及生物研究等研究等.棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收但是，什么时候的吸收率最高、磷在作收但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究如果用布情况等，用通常的方法很难研究如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就很容易解决的放射性强度，上面的问题就很容易解决22人体甲状腺的工作需要碘碘被吸收后会聚人体甲状腺的工作需要碘碘被吸收后会聚集在甲状腺内给人注射碘的放射性同位素集在甲状腺内给人注射碘的放射性同位素碘碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的器近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的器质性和功能性疾病质性和功能性疾病辐射与安全辐射与安全23小结：小结：1、核反应基本上可分为两