6天然放射现象

1、第六节天然放射现象白景曦（西北师范大学第一附属中学甘肃兰州 730070730070）摘要自然界存在的物质能够自发的放出射线，这种性质称为放射性；具有放射性的元素称为放射性元素。放射性元素的原子核能够放出 a a 粒子、P P 粒子和粒子而变成新的原子核,这种现象称为衰变。衰变遵循的规律是：质量数守恒和电荷数守恒。发生衰变的原因是原子核本身的性质决定的；衰变的快慢用半衰期来描述，半衰期由核内部本身的因素决定，与压力、温度和其他元素的化合无关。放射性的应用主要有：利用放射性同位素放出的射线；利用放射性元素做示踪原子。放射性的防护措施主要有：加厚的保护层。关键词：天然放射现象衰变放射性的应用与防护

2、教学设计：天然放射现象天然放射现象衰变一什么是衰变，务旬 U U 质吊数守恒或变的规律八 I I1一皿，一电向数 H 恒发生衰变的原亩什么是睡期半衰期，公式决定 T T裒期的因素应用射线应用_屿盾手4放射性的应用与防护卜如小小放射性、I-1-1故事放射件引言复习：1 1 .原子核由什么组成？什么是核子？什么是核力？2 2 .原子核的表示方法什么？质量数、质子数、中子数之间有什么关系？核电荷数、质子数、原子序数、核外电子数之间有什么关系？引入：通过上节课的学习我们知道原子核有复杂的结构，原子核能发生变化吗？如果能发生变化，变化的规律有哪些？本节课我们就来学习天然放射现象。新课教学：一、天然放射现

3、象1 1 . .天然放射现象18961896 年法国物物理学家贝克勒尔，在实验室无意把磷光物质放在包有黑纸的照相底片上，后来在使用这包照相底片时，发现照相底片已经感光，这一定是某种穿透能力很强的射线穿透黑纸式照相底片感光一一思维敏捷的贝克勒尔抓住这一意外“事件”进一步探讨，发现了放射现象。揭开了探索原子核结构的序幕。皮埃尔居里和玛丽居里夫人在贝克勒尔的建议下，对铀和铀的各种矿石进行了深入研究，发现了放射性极强的新元素：其中一种为了纪念她的祖国一一波兰，而命名为针（PoPo）; ;另一种命名为镭（RaRa）。物质发射射线的性质称为放射性；具有放射性的元素称为放射性元素；物质自发地放射出射线的现象

4、，叫做天然放射现象；研究发现，原子序数大于8383的所有元素都能自发的放出射线；原子序数小于8383的有些元素，也具有放射性。2 2 . .放射线的研究阅读课文 P64P64、P67,P67,并回答：研究三种射线的方法、三种射线的组成、性质。小结:(1)(1)研究三种射线的方法：利用电场和磁场、乳胶照相、威尔逊云室、气泡室、盖革一弥勒计数器等。(2)(2)三种射线的组成、性质射线种类组成速度员身本领电离作用a a 射线氨的原子核约c c1010很小，一张薄纸就能挡住很强3 3 射线高速电子流接近 c c很大，能穿透几毫米厚的铝板较弱丫射线波长很短的电磁波c c最大，能穿透几毫米厚的铅板很小3

5、3 . .说明(1)(1)原子放出“射线或 3 3 射线后，就变成另一种元素的原子核一一发生了核反应,说明原子核还有其内部结构；通常丫射线是伴随着 a a 射线或 3 3 射线放出的。射线或 3 3 射线不一定同时放出。(2)(2)放射性与元素存在的状态无关。如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响。放射性反映的是元素原子核的特性。二、衰变研究表明，原子序数大于 8383 的所有元素都能自发的放出射线，而变成另一种元素的原子核，这种现象叫衰变。1 1 . .概念：原子核由于放射出某种粒子而转变为新核的变化，叫做原子核的衰变。在衰变中电荷数

6、和质量数都守恒。2 2.a.a 衰变和 3 3 衰变原子核放出 a a 粒子的衰变叫作 a a 衰变；原子核放出 3 3 粒子的衰变叫作 3 3 衰变。丫射线是伴随着 a a 衰变或3 3 衰变而产生的能量很高的电磁波。3 3. .核衰变方程某种放射性元素的原子核衰变时，放出的是 a a 射线还是 3 3 射线，要通过实验观察来确定，而衰变过程可用核反应方程表示出来。如，铀 238238 核放出一个 a a 粒子后，变成新核社 234234 核，这种衰变叫 a a 衰变，这个过程可用下面的核反应方程表示出来：熟,2 29494ThHe又如：社 234234 核具有放射性，它放射出一个 3 3

7、粒子，变成新核 H H234,234,这种衰变叫 3 3衰变。这个过程可用下面的核反应方程表示出来：2 23030Tht2.+_0_0e小结：(1)(1)写核反应方程的基本原则：以事实为依据；质量数守恒、电荷数守恒。(2)(2)a a 衰变方程和 3 3 衰变方程书写通式：ZAZAXT镰Y,HeZAZAXTZA AY0 0-ie-ie思考: 原子核内没有电子，在3 3 衰父中射出的电子从何叫来呢?3 3 衰变发射出来的电子，是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子后，把产生定的，这个时间较半衰期。1 1 . .概念：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，叫半衰期。如，氨 222222 经

8、过 a a 衰变变为针 218,218,如果隔一段时间测量一次剩余氢的数量就会发现,大约每经过 3.83.8 天，就有一半的氢发生了衰变。2 2 . .公式t1.N=N(2)其中 N0N0 为放射性元素原子核样品总数目，N N 为经时间 t t 剩余的放射性元素的原子核数目，T为该放射性元素的半衰期。t1.M=M0 0()0:2，其中 M0M0 为放射性元素原子核样品总质量，M M 为经时间 t t 剩余的放射性元素原子核的质量，T为该放射性元素的半衰期。3 3 . .说明(1)(1)半衰期表示放射性元素衰变的快慢，由核本身的因素决定，与核所处的物理和化学状态无关。(2)(2)半衰期是对放射性

9、元素的大量的原子核的统计结果，对只有少量原子核或几个原子核不适用。的电子发射出来，这就是 3 3 衰变。三、半衰期放射性元素衰变有一个重要规律：即，放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间对某种元素的原子核来说是一原样品量1/21/2经一个半衰期的剩余量1/41/41/81/8经两个半衰期的剩余量经三个半衰期的剩余量(3)(3)不同的放射性元素的半衰期不同，甚至差别非常大。如，氢 222222 衰变为针 218218 的半衰期是 3.83.8 天；镭 226226 衰变为氨 222222 的半衰期是 16201620 年；金由 238238 衰变为社 234234 的半衰期长达 4.5X10

10、4.5X109年。四、放射性的应用和防止贝可勒尔为了试验放射线的性质，用试管装入含铀的矿物插在上衣口袋中被射线灼伤；居里夫人也因为长期从事放射性物质的寻找和放射线的研究工作，而导致身体虚弱过早的逝世。据说，早期核物理学家多死于白血病（放射病）。但是，现在放射线在工农业生产、医疗卫生等方面都有重要的应用。（一）学生阅读 P69,P69,回答下列问题：1 1 .什么是放射性同位素？为什么生产和科研中采用人造而非天然放射性物质？2 2 . .“、田丫三种放射线对物质的作用各自有何突出特点？3 3 . .利用实例分别介绍三种放射线的应用并简要说明应用原理（或依据）。4 4 . .什么是示踪原子，怎样理

11、解示踪原子的作用？5 5 . .什么是放射性污染及放射性污染有什么可怕后果？6 6 . .哪些事件或事物会导致放射性污染？并请举出实例。7 7 . .对放射性物质有哪些有效的防护措施？（二）组织课堂进行讨论和陈述1 1 . .放射性同位素有些元素的同位素具有放射性，叫做放射性同位素。人工放射性的优点：半衰期短；放射性材料的放射强度容易控制等等。解释：第一，人造放射性同位素可以通过核反应获得，下一节将学习“核反应”；第二，虽然放射性元素衰变的快慢由核内部因素决定，但可以控制材料中放射性同位素的含量。）2 2 . .放射线的应用射线探伤仪可检查金属内部的损伤。其物理依据是7射线有很强的惯穿本领。解

12、释：在“探伤”这个问题上，我们可能联想到“X X 射线探伤”和“超声波探伤”。丫射线的穿透能力比 X X 射线穿透能力更强，而且 X X 射线不是原子核的放射线，其设备复杂庞大不易于室外应用，所以在探伤这方面的许多场合，现在多用丫射线探伤仪。丫射线和X X 射线都是电磁波，而超声波则是机械波，在金属和许多物质中衰减很小，穿透能力甚至可达数米，探伤手段和前两者不同，所以超声波与丫射线应用场合不同。“射线带电量和能量大，可使放射源周围的空气电离，变成导电气体从而消除静电积累。应用时，可将a a 射线源安装在机器运转中会产生静电的适当部位。放射线能引起生物体内 DNADNA 的突变。这种作用可以应用

13、在放射线育种、放射线灭害虫、放射作用保存食品以及医学上的“放疗”等等。解释：放射线照射害虫会导致害虫不育，从而减少害虫数量，最终消灭害虫。教材图 22-1022-10 说明的是是放射线的作用抑制了马铃薯发芽生长。而另外一种保存食品的原理是利用放射线可以杀死微生物的功能。在医学上除了“放疗”外，“丫刀”治疗肿瘤上将其“烧死”。把放射性同位素通过物理或化学反应的方式掺到其它物质中，然后用探测仪器进行追踪，以了解这些物质的运动、迁移情况。这种使物质带有“放射性标记”的放射性同位素就是示踪原子。解释：示踪原子的获得可用物理方法和化学方法。化学方法的原理是同位素具有相同的化学性质。在制造化合物时用适量的

14、放射性同位素取代非放射性同位素，以后便可通过仪器探测跟踪该元素的“去向”。示踪原子应用补充：除了课文中所讲用于农业科学和医学研究外，在工业中可以用以测定输油管中的流速，测定油管的漏油情况等；在生命科学中可用于环境监测，比如用示踪原子“跟踪”污水对海洋的污染，以便提供防治污染的原始资料和依据。3 3 . .放射线的危害及防止危害：过量的放射线对人体内 DNADNA 作用使之发生突变，造成对人体的伤害。科研或生产中使用的放射源物质丢失、遗落，核爆炸、核电站泄露等都会导致放射性污染。防止：不让射线辐射到空间。核电站的反应堆外用厚厚的水泥包裹，防止射线外泄;正在使用的放射源放在很厚的重金属（如铅）盒（

15、箱）内；在使用过程中，要用中金属板挡住不需要射线的地方。生活中要尽量远离放射源。巩固练习：1 1.天然放射性元素29090Th（牡）经过一系列“衰变和3衰变之后，变成2808Pb（铅）。下列论断中正确的是（）A.A.铅核比社核少 2424 个中子B.B.铅核比社核少 8 8 个质子C.C.衰变过程中共有 4 4 次a衰变和 8 8 次3衰变D.D.衰变过程中共有 6 6 次a衰变和 4 4 次3衰变解析：由和反应中质量数守恒电荷数守恒、且原子核的质量数等于其中子数和质子数之和得：铅核比社核少 8 8 个质子，少 1616 个中子。设：发生了 n n 次“衰变 m m 次3衰变，则衰变方程可写为

16、：23 32Th,208Pbn4Hem0e90829082“2 21ID111_1D每发生一次a衰变，质量数减少 4,4,电荷数减少 2;2;每发生一次3衰变，质量数减不变，电荷增加 1 1。则有：90=82+2n-m=232=2064n解得：n=6n=6, ,m=4m=4。选：B B、D D2 2 . .若元素 A A 的半衰期为 4 4 天，元素 B B 的半衰期为 5 5 天，则相同质量的 A A 和 B,B,经过 2020 天后，剩下的质量之比 m mA：m mB= =（）A.A.30:3130:31B.B.31:3031:30C.C.1:21:2D.2:1D.2:13 3 .K.K

17、一介子衰变的方程为：一/+T?,其中介子和7介子带负的基元电荷，兀介子不带电。一个 K K 介子沿垂直于磁场的方向射入匀弓11磁场中，其轨迹为圆弧 APAP, ,衰变后产生的兀介子的轨迹为圆弧 PB,PB,两轨迹在 P P 点相切，它们的半径RK-与RB之比为 2 2：1 1。/介子的轨迹未画出。由此可知兀的动量大小与兀的动量*大小之比为（）XxxX XM MX XA.A.1 1：1 1B.B.1 1：2 2VXXXX|X|XX XC.C.1 1：3 3D.D.1 1：6 6P PXXXxXXXx4 4 . .用哪种方法可以减缓放射性元素的衰变（）A.A.把该元素放在低温处B B.把该元素密封在很厚的铅盒里C.C.把该元素同其它的稳定元素结合成化合物D.D.上述方法均不可以5 5 . .下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子（）A.A.丫射线探伤仪B.B.利用含有放射性碘 131131 的油，检测地下输油管漏油情况C.C.利用钻 6060 治疗肿瘤等疾病D D.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结论本节课收获如下：1 1 .知识：（1