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1、第十九章 原子核 第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护 学习目标 知识导图 课前预习 探测射线的原理利用射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在 1 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 过热液体会产生 2 使照相底片 3 使荧光物质产生 知识点1 探测射线的基本方法 云雾 气泡 感光 荧光 1 威尔逊云室 1 结构见教材 2 工作原理 粒子从室内气体中飞过 就会使沿途的气体分子 产生离子 过饱和汽便以这些离子为核心凝成 于是显示出射线的径迹 根据径迹的长短和粗细 可以知道粒子的 把云室放在磁场中 从带电粒子运动轨迹的弯曲方向 还可以知道粒子所带电荷的
2、 知识点2 几种常用的探测器 电离 一条雾滴 性质 正负 2 气泡室 1 原理 当高能粒子穿过室内 液体时 形成一串 而显示粒子行迹 2 作用 可以分析粒子的带电 动量 能量等情况 过热 气泡 3 盖革 米勒计数器 1 结构见课本 2 原理 当某种射线粒子进入管内时 它使管内的气体 产生的电子在电场中被加速 能量0越来越大 电子跟管中的气体分子 时 又使气体分子电离 产生 这样 一个射线粒子进入管中后可以产生大量 这些电子到达阳极 阳离子到达阴极 在外电路中就产生一次脉冲放电 利用电子仪器可以把放电 记录下来 3 特点 检测射线十分方便 但只能用来 不能区分射线的种类 此外如果同时有大量粒子或
3、两个粒子射来的间隔时间小于200 sG M计数器也不能区分它们 电离 碰撞 电子 电子 次数 计数 知识点3 核反应 轰击下 质量数 电荷数 知识点4 人工放射性同位素的应用与防护 放射性 3 放射性同位素的应用 1 利用射线 利用 射线具有很强的 作用 消除有害 利用 射线很强的 本领 工业用来 2 作示踪原子 同位素具有相同的 性质 可用放射性同位素代替非放射性同位素做 原子 电离 静电 贯穿 探伤 化学 示踪 4 放射性的污染和防护 1 放射性污染过量的放射会对 造成污染 对人类和自然界产生 作用 2 防护辐射防护的基本方法有 防护 距离 防护 要防止放射性物质对 用具 的污染 要防止射
4、线 地 照射人体 环境 破坏 时间 屏蔽 水源 空气 工作场所 过多 长时间 判一判 1 威尔逊云室可以显示 粒子和 粒子的径迹 2 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 3 在核反应中 质量数守恒 电荷数守恒 4 放射性同位素P 即可以通过核反应人工获得 也可以从自然界中获得 5 利用 射线照射种子 可以培育出优良品种 6 任何放射性物质都可以作为示踪原子使用 解析 设x y z的电荷数分别为Zx Zy Zz 质量数分别为Ax Ay Az 由前两个核反应方程中的电荷数守恒 Zx 3 2Zy Zy 7 Zx 8 可得Zy 2 质量数守恒Ax 7 2Ay Ay 14 Ax 1
5、7 可得Ay 4 由第三个核反应方程中的电荷数守恒2 4 Zz 6 得Zz 0 质量数守恒4 9 Az 12 Az 1 即z是电荷数为零 质量数为1的粒子 也就是中子 C正确 C 想一想 放射性同位素的放射强度易于控制 它的半衰期比天然放射性物质短得多 因此在生产和科学领域得以广泛的应用 1 能用 射线来测量金属板的厚度吗 2 射线照射食品延长保存期的原理是什么 提示 1 不能 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 课内探究 右图为 粒子和 粒子在威尔逊云室中的径迹示意图 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 探究一探测射
6、线的方法和仪器 提示 1 粒子质量比较大 在气体中飞行时不易改变方向 轨迹为直线 粒子质量小 原气体碰撞易改变方向 故轨迹常常弯曲 2 根据轨迹的弯曲方向来判断带电的性质 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 2 气泡室 1 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
7、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 2 气泡室和云室的比较 气泡室的工作原理与云室相类似 云室内装有气体 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 1 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 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
8、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 2 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200 s 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 s的两个粒子 多选 下列关于放射线的探测说法正确的是 A 气泡室探测射线的原理与云室探测射线的原理类似B 由气泡室
9、内射线径迹不能分析粒子的带电 动量 能量等情况C 盖革 米勒计数器探测射线的原理中也利用射线的电离本领D 盖革 米勒计数器不仅能计数 还能用来分析射线的性质解题指导 认真阅读教材 掌握探测三种射线的方法与实验原理 典例1 AC 解析 气泡室探测射线原理与云室类似 不同的是气泡室中是在射线经过时产生气泡来显示射线径迹的 故A选项正确 由气泡室内径迹中气泡的多少及径迹在磁场中的弯曲方向等 可分析射线的带电 动量 能量等情况 故B选项不正确 盖革 米勒计数器利用射线电离作用 产生电脉冲进而计数 所以C选项正确 由于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 不能区分射线的种类 所以D选项
10、错误 对点训练1 现代建筑使用的花岗岩石材和家庭装修使用的花岗岩板材中也存在不同程度的放射性 某同学要测定附近建筑材料厂生产的花岗岩板材的放射性辐射是否超标 他选用哪种仪器较好 A 威耳逊云室B 气泡室C 盖革 米勒计数器D 以上三种效果都很好解析 花岗岩板材的放射性都比较弱 用云室 气泡室很难测出 而计数器非常灵敏 用它检测射线十分方便 C 如图所示为 粒子轰击氮原子核示意图 探究二原子核的人工转变和核反应方程 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 产生了新粒子 2 质量数与电荷数都守恒 动
11、量守恒 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发生转变 2 核反应的实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开 而是粒子打入原子核内部使核发生了转变 4 人工转变核反应与衰变的比较 1 不同点 原子核的人工转变 是一种核反应 是其他粒子与原子核相碰撞的结果 需要一定的装置和条件才能发生 而衰变是原子核的自发变化 它不受物理化学条件的影响 2 相同点 人工转变与衰变过程一样 在发生过程中质量数与电荷数都守恒 反应前后粒子总动量守恒 特别提醒 1 核反应过程一般都是不可逆的 核反应方程不能用等号连接 只能用单向箭头表示反应方向 2 核反应方程应以实验事实为基础
12、 不能凭空杜撰 典例2 解题指导 此题只要严格按照写核反应方程的原则进行 一般是不会出错的 写核反应方程的原则是 1 质量数守恒和电荷数守恒 2 中间用箭头 不能写成等号 因两端仅仅是质量数守恒 没有体现质量相等 也不能仅画一横线 因箭头的方向还表示反应进行的方向 3 能量守恒 但中学阶段不作要求 4 核反应必须是实验能够发生的 不能毫无根据地写未经实验证实的核反应方程 A 解析 根据电荷数守恒 质量数守恒 知X的电荷数为1 质量数为0 为正电子 Y的电荷数为0 质量数为1 为中子 Z的电荷数为1 质量数为1 为质子 故A正确 B C D错误 射线在人们心里是一个恶魔 谈核色变 怎样进行有效的
13、防护呢 探究三放射性的应用及防护 提示 其实射线并不可怕 可怕的是无知 只要熟知各种射线的特点 就可以避开射线对我们的危害 如图所示 从图中你可能有所体会 1 放射性同位素及其应用 1 放射性同位素的分类 天然放射性同位素 人工放射性同位素 2 人工放射性同位素的优势 放射强度容易控制 可制成各种所需的形状 半衰期短 废料易处理 3 放射性同位素的主要应用 利用它的射线a 利用放出的 射线检查金属部件是否存在砂眼 裂痕等 即利用 射线进行探伤 b 利用放射线的贯穿本领与物质的厚度和密度的关系 可用它来检查各种产品的厚度和密封容器中的液体的高度等 从而实现自动控制 c 利用放射线使空气电离而把空
14、气变成导电气体 以除去化纤 纺织品上的静电 d 用射线照射植物 引起植物的变异 也可以利用它杀菌 治病等 做示踪原子把放射性同位素原子通过物理或化学反应的方式掺到其他物质中 然后用探测仪进行追踪 这种使物质带有 放射性标记 的放射性同位素原子就是示踪原子 例如 a 在农业生产中 探测农作物在不同的季节对元素的需求 b 在工业上 检查输油管道上的漏油位置 c 在生物医疗上 可以检查人体对某元素的吸收情况 也可以帮助确定肿瘤的部位和范围 2 放射性的污染与防护 下列说法正确的是 A 给农作物施肥时 在肥料里放一些放射性同位素 是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好B 输油管道漏油时 可以在输的油中
15、放一些放射性同位素探测其射线 确定漏油位置C 天然放射元素也可以作为示踪原子加以利用 只是较少 经济上不划算D 放射性元素被植物吸收 其放射性将发生改变 典例3 B 解题指导 掌握放射性同位素在我们日常生产 生活中的应用是解题关键 解析 放射性元素与它的同位素的化学性质相同 但是利用放射性元素可以确定农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料 无论植物吸收含放射性元素的肥料 还是无放射性肥料 植物生长是相同的 A错误 放射性同位素 含量易控制 衰变周期短 不会对环境造成永久污染 而天然放射性元素 剂量不易控制 衰变周期长 会污染环境 所以不用天然放射元素 C错误 放射性是原子核的本身性质 与元素的状
16、态 组成等无关 D错误 放射性同位素可作为示踪原子 故B正确 对点训练3 山东省高密市2017 2018学年高二下学期质检 放射性在技术上有很多应用 不同的放射源可用于不同目的 下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线 某塑料公司生产聚乙烯薄膜 方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄 利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀 可利用的元素是 A 钋210B 氡222C 锶90D 铀238解析 要测定聚乙烯薄膜的厚度 则要求射线可以穿透薄膜 因此 射线不合适 另外 射线穿透作用还要受薄膜厚度影响 射线穿透作用最强 薄膜厚度不会影响 射线穿透 所以只能选用 射线 而氡222半衰期太小 铀238半衰期太长 所以只有锶90较合适 C 素养提升 放射线在云室中的径迹 英国物理学家布拉凯特在充氮的云室中做 粒子轰击氮核的实验 在如图所示的云室照片中 正确的是 案例 B 课堂达标 课时作业
