射线的种类及特性

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伽马射线伽马射线，或γ射线是原子衰变裂解时放出的射线之一。此种电磁波波长很短，穿透力很强，又携带高能量，容易造成生物体细胞内的DNA断裂进而引起细胞突变、造血功能缺失、癌症等疾病。但是它可以杀死细胞，因此也可以作杀死癌细胞，以作医疗之用。1900年由法国科学家P.V.维拉德（PaulUlrichVillard）发现，将含镭的氯化钡通过阴极射线，从照片记录上看到辐射穿过0.2毫米的铅箔，拉塞福称这一贯穿力非常强的辐射为γ射线，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。1.γ射线波长短于0.2埃的电磁波。由放射性同位素如60Co或137Cs产生。是一种高能电磁波，波长很短（0.001-0.0001nm），穿透力强，射程远，一次可照射很多材料，而且剂量比较均匀，危险性大，必须屏蔽（几个cm的铅板或几米厚的混凝土墙）。2.X射线波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。是由x光机产生的高能电磁波。波长比γ射线长，射程略近，穿透力不及γ射线。有危险，应屏蔽（几毫米铅板）。3.β射线由放射性同位素（如32P、35S等）衰变时放出来带负电荷的粒子。在空气中射程短，穿透力弱。在生物体内的电离作用较γ射线、x射线强。β射线是高速运动的电子流0/-1e，贯穿能力很强，电离作用弱，本来物理世界里没有左右之分的，但β射线却有左右之分。在β衰变过程当中，放射性原子核通过发射电子和中微子转变为另一种核，产物中的电子就被称为β粒子。在正β衰变中，原子核内一个质子转变为一个中子，同时释放一个正电子，在“负β衰变”中，原子核内一个中子转变为一个质子，同时释放一个电子，即β粒子。4.中子不带电的粒子流。辐射源为核反应堆、加速器或中子发生器，在原子核受到外来粒子的轰击时产生核反应，从原子核里释放出来。中子按能量大小分为：快中子、慢中子和热中子。中子电离密度大，常常引起大的突变。目前辐射育种中，应用较多的是热中子和快中子。5.紫外光或者紫外线，是一种穿透力很弱的非电离辐射。核酸吸收一定波长的紫外光能量后，呈激发态，使有机化合物加强活动能力，从而引起变异。可用来处理微生物和植物的花粉粒。6.激光二十世纪六十年代发展起来的一种新光源。激光也是一种电磁波。波长较长，能量较低。由于它方向性好，仅0.1°左右偏差，单位面积上亮度高，单色性好，能使生物细胞发学生1：在高空飞行的飞机有时会留下蒸气尾迹，因此，我们看到高空蒸气尾迹，哪怕既没看到飞机也没听到飞机的声音，我们就能断定飞机飞过。而飞行表演，为了增加可见度，更是有意让表演的飞机喷出彩色的气体。学生2：我们在观察光的直进和光的反射和折射现象时，在光的观察区域喷烟或在水中洒些粉笔屑。学生3：我们用在油中悬浮的发屑在电场的分布来感知电场本身的分布情况；我们用一系列小磁针在磁场的分布来感知磁场本身的分布情况。教师：说得好！那么这些方法对我们探测射线，有哪些可以借鉴？学生1：射线能使照相底片感光、我们可以通过底片的曝光情况来探测射线。学生2：射线能使气体电离，我们可以用验电器或已充电的电容器来探知是否有气体电离，进而探测射线。学生3：射线能使荧光物质产生荧光，我们可以用涂有荧光物质的光屏的发光来探测射线。教师：学生2的方法行得通吗？学生：理论上可行，但是，操作上做不到。因为空气里有水汽，会导走电荷；另外，大气里本身也存在一定量的电荷。教师：说得好。当初科学家们在探测射线问题上也是与今天的同学们一样，根据射线的效应，提出方案—实施方案—改进方案。逐步找到了探测射线的确实可行的办法。下面我们就一起来看书学习4种常用的射线探测技术。（学生看书、并交流讨论，教师巡视、答疑）教师：好！通过刚才的看书与讨论，相信大家都想亲眼目睹这些仪器及其探测射线的情形。下面我们就来做两个演示。（教师介绍并演示威尔逊云室实验；介绍盖革计数器并由学生用它来检测带来的矿石、磁砖等材料的放射性情况。）教师：现在我们一起来完成课本P.83的演示实验。在做实验之前，哪位同学愿意就其中一个或几个问题谈谈自己的看法？学生1：计数器与计数管相连，开启计数器电源后，扬声器应当会发声，因为我们的实验室地面是大理石，水槽用磁砖砌成。这些材料都有放射性。学生2：若把放射源放在计数管附近，扬声器发出的“卡嚓”声的频率更高，频率越高说明放射源的放射性越强。若计数管逐渐离开放射源，射线的强度应当逐渐变弱。学生3：若在放射源与计数管间插入纸张或塑料片，射线变弱则说明有α射线；若插入金属薄片后射线又变弱，则说明有β射线；而γ射线则需几厘米厚的铅板才能挡住。教师：同学们分析的很好。下面我们就一起来演示分析。（师生共同演示实验，分析现象，并引出本底辐射概念）教师：我们刚才的演示，很好地说明了P.84的例题。下面大家来讨论一下这个例题，并就此归纳出三种射线的穿透本领。（学生阅读讨论例题，归纳交流，教师总结。）教师：正是通过对射线的探测和研究，我们才开发了射线应用的广阔领域。刚才大家亲手探知矿石、磁砖都有放射性，有的放射性还很强。我们知道，这些射线却给我们带来了污染。同学们知道的射线污染事件有哪些？学生1：美国1945年向日本广岛和长崎投掷两枚原子弹，当时就炸死约10万人，在以后的50多年里因放射性污染又死了许多平民。学生2：1987年前苏联的切尔诺贝利核电站的核泄露造成许多人员伤亡。学生3：《北京青年报》2001年9月6日报到小小“钥匙链”放倒13人事件。教师：那么，射线有哪些危害呢？我们又应当如何防护？大家来一起阅读课本。（学生看书、并交流讨论，教师巡视、答疑）教师：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。20世纪人们就是在毫无防备的情况下研究放射性，一些科学家如居里夫人因射线污染严重伤害了自身健康。为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施，如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。刚才实验用的放射源镭实验后要放回铅管，我则要用热水、肥皂洗手。通过今天的学习，我希望大家对射线防护有新的认识。（三）小结教师：通过这一节的学习，同学们能不能对射线探测的方法及常用的探测射线仪器进行对比分析？你能想出新的探测法吗？另外，为了防止射线对人体和环境造成污染，同学们通过本节知道了哪些防护措施？三、案例评析这个教学案例的设计将要研习的内容及其渗透的方法与学生的已有经验和已有知识有机地结合起来，增强了学生对探测射线的方法学习的兴趣，通过相关方法手段的对比，促进学生的情感体验，有利于学生形成正确的价值观。从射线能使照相底片感光、使气体电离、使荧光物质产生荧光等三种现象来探知射线的存在其主导思想就是间接观察，“透过现象看本质”，与力学中的微小形变放大、热学中的布朗运动观察及影视中常见的飞行表演及高空飞机飞过在机后留下的长长的“白烟”进行了有益的类比，进而引出四种常用的探测射线仪器，这是本节课的关键。这样讲探测水到渠成，学生思考既有具体事实为依托，又有理论分析，创新的余地。最后对射线的防护进行了介绍，介绍人中引用第一代研究射线的科学家如居里夫人受射线伤害的事例，让学生了解科学的艰辛与危险，知道只有不畏艰险的人才能攀登科学的高峰。而“钥匙链”的故事又让