《高中物理 19.3-19.4探测射线的方法 放射性的应用与防护（精讲优练课型）课件 新人教版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 19.3-19.4探测射线的方法 放射性的应用与防护（精讲优练课型）课件 新人教版选修3-5（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3 探测射线的方法 4 放射性的应用与防护,一、探测射线的方法 1.探测方法: (1)组成射线的粒子会使气体或液体电离,以这些离子为核心, _会产生雾滴,_会产生气泡。 (2)射线能使照相乳胶_。 (3)射线能使_产生荧光。,过饱和的蒸气,过热液体,感光,荧光物质,2.探测仪器: (1)威耳逊云室: 原理:当酒精蒸气达到过饱和状态,粒子在云室内气体中飞过,使 沿途的_电离,过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心 _,于是显示出射线的径迹。,气体分子,凝结成雾滴,直而清晰,弯曲,(2)气泡室:气泡室里装的是液体,如液态氢。粒子通过过热液体时, 在它的周围_而形成粒子的径迹。 (3)盖革米勒计数器:
2、优点:G-M计数器_,用它检测射线十分方便。 缺点:只能用来_,不能区分_。,产生气泡,非常灵敏,计数,射线的种类,【判一判】 (1)威尔逊云室可以显示粒子和粒子的径迹。( ) (2)高速粒子在威尔逊云室中的径迹又短又粗而且是弯曲 的。( ) (3)G-M计数器非常灵敏,不仅可以计数,还可以区分射线的 种类。( ),提示:(1)。威尔逊云室通过气体分子电离,让过饱和蒸气凝结成雾,可以显示粒子和粒子的径迹。 (2)。高速粒子在威尔逊云室中的径迹又细又直。 (3)。G-M计数器非常灵敏,只能计数,不能区分射线的种类。,二、核反应和人工放射性同位素 1.核反应: (1)定义:原子核在其他粒子的轰击下
3、产生_的过程。 (2)原子核的人工转变:卢瑟福用粒子轰击氮原子核,核反应方程 (3)遵循规律:_守恒,电荷数守恒。,新原子核,质量数,2.人工放射性同位素: (1)放射性同位素:具有_的同位素。 (2)人工放射性同位素的发现: 1934年,约里奥居里夫妇发现经过粒子轰击的铝片中含有放 射性磷 发现磷同位素的方程,放射性,3.放射性同位素优点: (1)资源丰富,应用广泛。 (2)放射强度容易控制,可以制成各种所需的形状,废料容易处理。 (3)现在凡是用到射线时,用的都是_同位素,而不用天然放射性物质。,人工放射性,【判一判】 (1)在核反应中,质量数守恒,电荷数守恒。 ( ) (2)放射性同位素
4、 ,既可以通过核反应人工获得,也可以从自然界中获得。 ( ) (3)现在用到射线时,既可以用人工放射性同位素,也可以用天然放射性物质。 ( ),提示:(1)。在核反应中,质量数守恒,电荷数守恒。 (2)。自然界中没有天然的 ,只能通过核反应人工获得。 (3)。现在用到射线时,用的都是人工放射性同位素,不用天然放射性物质。,三、放射性同位素的应用与防护 1.应用射线:利用射线的_可以测厚度等,还可以用于放 射治疗、照射种子培育优良品种等。 2.示踪原子:一种元素的各种同位素具有_化学性质,用放射 性同位素替换非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置。 3.辐射与安全:人类一直生活在放射性的环境
5、中,过量的射线对人体 组织_。要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。,穿透本领,相同的,有破坏作用,【判一判】 (1)利用射线照射种子,可以培育出优良品种。 ( ) (2)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,延长保存期。 ( ) (3)任何放射性物质都可以作为示踪原子使用。 ( ),提示:(1)。利用射线照射种子,会使种子的遗传基因发生变异,可以培育出优良品种。 (2)。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,延长保存期。 (3)。只有放射性同位素才能作为示踪原子使用。,一、探测射线的方法及三种仪器 思考探究: 如图为粒子和粒子在威尔逊云室中的径迹示意图。
6、,(1)如何根据径迹的情况,分析判断粒子的性质? (2)如何判断粒子所带电荷的正负? 提示:(1)根据径迹的长短和粗细,可以知道粒子的性质。 (2)把云室放在磁场中,根据运动径迹的弯曲方向,可以知道粒子所带电荷的正负。,【归纳总结】 1.探测射线的方法:也是探测运动粒子的方法。可以根据射线粒子与其他物质作用时的表现进行判断,常利用射线的以下特性: (1)粒子使气体或液体电离,以这些离子为核心,过饱和的蒸气会产生雾滴,过热液体会产生气泡。 (2)使照相乳胶产生感光。 (3)使荧光物质产生荧光。,2.三种探测射线的仪器: (1)威尔逊云室: 原理:实验时先往云室里加入少量的酒精,使室内充满酒精的饱
7、和蒸气,然后使活塞迅速向下运动,室内气体由于迅速膨胀,温度降低,酒精蒸气达到过饱和状态。这时让射线粒子从室内的气体中飞过,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,这些雾滴沿射线经过的路线排列,于是就显示出了射线的径迹,可用照相机拍摄下其运动的径迹进行观察分析。,三种射线在云室中的径迹比较: a.粒子的质量比较大,在气体中飞行时不易改变方向。由于它的电离本领大,沿途产生的离子多,所以它在云室中的径迹直而粗。 b.粒子的质量小,跟气体碰撞时容易改变方向,并且电离本领小,沿途产生的离子少,所以它在云室中的径迹比较细,而且速度减小后的轨迹常常弯曲。 c.粒子的电离本领更小,
8、在云室中一般看不到它的径迹。,(2)气泡室: 原理: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,控制气泡室内液体的温度和压强,使室内温度略低于液体的沸点。当气泡室内压强突然降低时,液体的沸点变低,使液体过热,此时让射线粒子射入室内,粒子周围就有气泡形成。用照相机拍摄出径迹照片,根据照片上记录的情况,可以分析粒子的性质。 气泡室和云室的比较:气泡室的工作原理与云室相类似,云室内装有干净的空气,而气泡室内装的是液体。相同之处在于都可以形成射线粒子的运动径迹,通过研究径迹,研究射线的性质。,(3)盖革米勒计数器: 原理:在金属丝和圆筒间加上一定的电压,这个电压稍低于管内气体的电离电压
9、,当某种射线粒子进入管内时,它使管内的气体电离,产生电子这样,一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子,这些电子到达阳极,正离子到达阴极,在外电路中产生一次脉冲放电,利用电子仪器可以把放电次数记录下来。,优缺点: 优点:放大倍数很大,非常灵敏,用它检测射线十分方便。 缺点:a.不同射线产生的脉冲现象相同,只能用来计数,不能区分射线种类。b.如果同时有大量粒子或两个粒子射来的时间间隔小于200s,则计数器不能区分它们。,【特别提醒】 (1)探测原理方面:探测原理都是利用射线中的粒子与其他物质作用时产生的现象,来显示射线的存在。 (2)G-M计数器区分粒子方面:G-M计数器不能区分时间间隔小于200
10、s的两个粒子。,【典例示范】(多选)用盖革米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次,若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间,计数器几乎测不到射线。10天后再次测量,测得该放射源的放射强度为每分钟101次,则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是 ( ) A.放射源射出的是射线 B.放射源射出的是射线 C.这种放射性元素的半衰期是5天 D.这种放射性元素的半衰期是2.5天,【解题探究】 (1)射线和射线的穿透能力的强弱程度如何? 提示:射线的穿透能力很弱,用一张纸就能把它挡住,射线的穿透能力较强,可以穿透几毫米厚的铝板。 (2)半衰期是如何定义的? 提示:放射性元素的原子核有半数发生衰变
11、需要的时间。,【正确解答】选A、C。因厚纸板能挡住这种射线,可知这种射线是穿透能力最差的射线,选项A正确,B错误;因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比,10天后测出放射强度为原来的四分之一,说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的四分之一,由半衰期公式知,已经过了两个半衰期,故半衰期是5天。,【过关训练】 1.(多选)(2015湛江高二检测)关于威耳逊云室探测射线,下列说法中正确的是 ( ) A.威耳逊云室内充满过饱和蒸气,射线经过时可显示射线运动的径迹 B.威耳逊云室中径迹直而清晰的是射线 C.威耳逊云室中径迹细而长的是射线 D.威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是蒸气电离,即
12、使放入磁场中也无法判断射线所带电荷的正负,【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,而凝结成雾滴,雾滴沿射线的路线排列,显示出射线的径迹,故选项A正确;由于粒子的质量比较大,飞行时不易改变方向,电离本领大,产生的离子多,所以射线在云室中的径迹直而清晰,则选项B正确;由于射线的电离本领很弱,所以在云室中一般看不到它的径迹,而细长径迹是射线的,所以选项C错误;把云室放在磁场中,由射线径迹的弯曲方向就可判断射线所带电荷的正负,所以选项D错误。,2.如图是科学史上一张著名的实验照片,显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹,云室放置在匀强磁场中,磁场方向垂直照片向里。云室中
13、横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用。分析此径迹可知粒子 ( ) A.带正电,由下向上运动 B.带正电,由上向下运动 C.带负电,由上向下运动 D.带负电,由下向上运动,【解析】选A。由图可以看出粒子在金属板上方的轨道半径比在金属 板下方时小,由带电粒子在匀强磁场中运动的半径公式R= 可知粒子在金属板上方运动的速率小,所以粒子由下往上运动,B、C错误;磁场方向垂直照片向里,结合粒子运动方向,根据左手定则可知粒子带正电,A正确,D错误。,【补偿训练】 1.(多选)利用威尔逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹,则下列说法中正确的是 ( ) A.可知是射线射入云室中 B.可知是射线射入云室中 C.
14、观察到的是射线粒子的运动 D.观察到的是射线粒子在运动路径上的酒精雾滴,【解析】选B、D。射线质量较大,在气体中飞行时不易改变方向,在云室中的径迹直而粗,射线质量较小,在云室中的径迹细而弯曲,因此观察到威尔逊云室中细长而弯曲的径迹是射线的径迹,故A错误,B正确;射线粒子的运动肉眼是观察不到的,观察到的是酒精的过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴,故C错误,D正确。,2.(多选)下列说法正确的是 ( ) A.在威尔逊云室中粒子的径迹细且直,粒子的径迹较粗且弯曲程度大 B.粒子在威尔逊云室中一般看不见其径迹 C.盖革米勒计数器探测射线的原理中也利用了射线的电离本领 D.盖革米勒计数器不仅能计数
15、,还能用来分析射线的性质,【解析】选B、C。粒子的质量比较大,在气体中飞行时不易改变方向,并且电离本领大,沿途产生的离子多,所以它在云室中的径迹直而短粗;粒子的质量小,跟气体碰撞时容易改变方向,并且电离本领小,沿途产生的离子少,所以它在云室中的径迹比较细,且常常发生弯曲,A错误;粒子的电离本领更小,一般看不见它的径迹,B正确;盖革米勒计数器是利用射线的电离作用,产生电脉冲进而计数的,C正确;盖革米勒计数器对于不同射线产生的脉冲现象相同,因此计数器只能用来计数,不能区分射线的性质,D错误。,【规律方法】三种射线被探测时径迹区分技巧 (1)射线不带电,电离本领最弱,一般看不到它的径迹。 (2)粒子的质量大,电离本领大,沿途产生的离子多,飞行中又不易改变方向,径迹直而清晰。 (3)粒子的情况居中,所以高速粒子的径迹又细又直,低速粒子的径迹又短又粗并且是弯曲的。,二、原子核的人工转变和核反应方程 思考探究: 如图所示为粒子轰击氮原子核示意图。,(1)充入氮气前荧光屏上看不到闪光,充入氮气后荧光屏上看到了闪光,说明了什么问题? (2)原子核的人工转变与原子核的衰变有什么相同规律? 提示:(1)说明粒子轰击氮核后产生了新的粒子。 (2)都符合质量数守恒,电荷数守恒。,【归纳总结】 1.核反应的条件:用粒子、质子、中子,甚至用光子轰击原子核使原子核
