（探测射线的方法、放射性的应用与防护）人教版高中物理选修3-5教学课件

1、人教版高中物理选修3-5讲解人：精品课件 时间：2020.5.25MENTAL HEALTH COUNSELING PPT第3节 探测射线的方法第4节 放射性的应用与防护第19章 原子核第一页，共二十九页。课堂引入第二页，共二十九页。射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象： 使气体或液体电离使照相底片感光使荧光物质生荧光放射线是看不见的，我们是如何探知放射线的存在的呢？课堂引入第三页，共二十九页。1.结构：威耳逊云室主要部分是由一个圆筒状容器，底部可以上下移动，相当于一个活塞，上盖是透明的可以通过它来观察粒子的运动的径迹，云室里面有干净的空气。一、威耳逊云室第四页，共二十九页。2.云室实验的基

2、本原理： 先往云室里加少量酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后迅速向下拉动活塞，室内气体膨胀，温度降低酒精蒸气达到过饱和状态，这时如果有粒子在室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气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。这种云室是英国的物理学家威耳逊发明的叫做威耳逊云室。威耳逊一、威耳逊云室第五页，共二十九页。（1）射线在云室中的径迹：直而粗原因：粒子质量大，不易改变方向，电离本领大，沿涂产生的粒子多（2）射线在云室中的径迹：比较细，而且常常弯曲原因：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（3） 粒子的电离本领很小，在云室中一般看不到它的路

3、径。一、威耳逊云室第六页，共二十九页。1.如何知道粒子的性质？根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质。2.如何知道粒子所带电荷的正负？动量的大小？把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，可以知道粒子所带电荷的正负。根据径迹的曲率半径的大小，还可以知道粒子的动量的大小。需要强调的是：在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的是射线粒子运动的径迹，而不是射线本身【小组讨论】一、威耳逊云室第七页，共二十九页。1.原理：气泡室里是液体，控制室内温度和压强，当气泡室压强突然降低时，液体沸点降低液体过热，在通过室内射线粒子周围就有气泡形成。通过照片，可以分析粒子的带电、动量、能量等情况。二、气泡室高

4、能物理实验的最风行的探测设备 第八页，共二十九页。液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于在一定的时间间隔内（例如50ms）处于过热状态，液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子发生碰撞而产生低能电子，因而形成离子对，这些离子在复合时会引起局部发热，从而以这些离子为核心形成胚胎气泡，经过很短的时间后，胚胎气泡逐渐长大，就沿粒子所经路径留下痕迹。如果这时对其进行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得到记录有高能带电粒子轨迹的底片。 照相结束后，在液体沸腾之前，立即压缩工作液体，气泡随之消失，整个系统就很快回到初始状态，准备做下一次探测。 二、气泡

5、室高能物理实验的最风行的探测设备 第九页，共二十九页。气泡室中带电粒子的径迹2.气泡室的优点及不足：（1）它的空间和时间分辨率高。（2）工作循环周期短，本底干净、径迹清晰，可反复操作。（3）扫描和测量时间太长。（4）体积有限，而且甚为昂贵。 二、气泡室高能物理实验的最风行的探测设备 第十页，共二十九页。3.教材中图19.33为粒子经过气泡室时的径迹照片，人们根据照片上记录的情况，可以分析出粒子的带电性质、动量、能量等情况。 粒子径迹为螺旋，根据磁场方向和偏转方向确定粒子带电性质，半径逐渐减小，故速度、动量、能量逐渐减小。 二、气泡室高能物理实验的最风行的探测设备 第十一页，共二十九页。德国物理

6、学家盖革在1928年与米勒合作研制出的计数器用来检测放射性是非常方便的，盖革管的结构如图所示：窗口阴极阳极接放大器粒子1.构造三、盖革米勒计数器第十二页，共二十九页。 一种能自动把放射微粒计数出来的仪器，利用了射线的电离本领。2盖革米勒计数器三、盖革米勒计数器第十三页，共二十九页。3.工作原理具体分析 射线粒子进入管中，使管中气体电离， 产生的电子在电场中加速，撞击气体分子，又使气体分子电离 这样，一个粒子进入管中，可以产生大量电子，在电路中产生一次脉冲放电，利用电子仪器将放电次数记录下来。三、盖革米勒计数器第十四页，共二十九页。（1）放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性很方便的。（2）只

7、能用来计数，而不能区分射线的种类。（3）适合于极快速的计数。（4）对于两个粒子射来的时间间隔小于200s时，计数器不能将其区分开来。4.GM计数器的特点：三、盖革米勒计数器第十五页，共二十九页。1.1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，生成质子和氧17，第一次实现了原子核的人工转变。 射线铝箔荧光屏氮气显微镜四、核反应第十六页，共二十九页。2.为了认定新粒子，把新粒子引进电场和磁场，测出了它的质量和电量，确认与氢核相同：带有一个单位的正电量，质量是电子质量的1800 多倍。卢瑟福把它叫做质子。质子的符号是 H 或 P在云室里做卢瑟福实验，还可以根据径迹了解整个人工转变的过程英国物理学家布拉凯特在所

8、拍摄的两万多张照片的40多万条粒子径迹中，发现了条产生分叉的记录。 四、核反应第十七页，共二十九页。分叉情况表明，粒子击中氮核后，生成一个新核，同时放出质子。新核的电量大质量大速度较慢，径迹短而粗；质子速度大，电量小，故径迹细而长。用粒子、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。四、核反应第十八页，共二十九页。4.核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。在核反应中，质量数和电荷数都守恒。3.1932年，查德威克用粒子轰击铍核发现中子 n：四、核反应第十九页，共二十九页。2.1934年，约里奥居里和伊丽芙居里发现经过粒子轰击的铝片中含有放射性磷反应生成物P是磷的一种同

9、位素，自然界没有天然的 ，它是通过核反应生成的人工放射性同位素。1.有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素五、人工放射性同位素第二十页，共二十九页。3.与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：（1）放射强度容易控制（2）可以制成各种需要的形状（3）半衰期更短（4）放射性废料容易处理五、人工放射性同位素第二十一页，共二十九页。（1）利用它的射线A.由于射线贯穿本领强，可以用来射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫射线探伤仪。B.利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制。C.利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、

10、纺织品上的静电。D.利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等。六、放射性同位素的应用第二十二页，共二十九页。射线探伤仪 钴60六、放射性同位素的应用第二十三页，共二十九页。1.原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污染，在利用放射性同位素给病人做“放疗”时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害而死去。有些矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体造成巨大的危害。 七、辐射与安全2.过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用。遭原子弹炸后的广岛第二十四页，共二十九页。（1）在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄。（2）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里。（3）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源。3.放射性的防护七、辐射与安全第二十五页，共二十九页。核反应堆外层的厚厚的水泥建筑七、辐射与安全第二十六页，共二十九页。云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象探测射线的方法课堂小结第二十七页，共二十九页。放射性的应用