【医学ppt课件】盧瑟福散射實驗(rutherford scattering experiment)

放射性 (Radioactivity),盧瑟福散射實驗 (Rutherford Scattering Experiment),盧瑟福散射實驗 (Rutherford Scattering Experiment),金箔 (gold foil),輻射放射源 (-source),顯微鏡 (microscope),硫化鋅屏幕 (zinc sulphide screen),/electromag/java/rutherford/,散射實驗的結果 (Experimental Results),絶大部份的粒子(-particles)都沿直線穿過金箔(gold foil)。 少量的-粒子會發生偏轉(deflection)。 有個別的-粒子沿原路反彈。,/physics/b.maheswaran/phy1121/data/ch07/anim/anim0701.htm,盧瑟福原子模型 (Rutherfords atomic model),整個原子大部份是空間(empty space)。 原子的所有正電荷(positive charge)和大部份的質量(mass)都集中在一個細小的中心，稱為原子核(nucleus)。 原子核外，電子(electrons)圍繞著原子核運轉。,同位素 (Isotopes),同一元素的原子核(nucleus)內，有相同的質子數目(proton number)，但不同的中子數(neutron number)，稱為同位素。 同位素有相同的化學性質(chemical properties)，但不同的物理性質(physical properties)。,氫(Hydrogen),氘 (Deuterium),氚 (Tritium),放射現象 (Radioactivity),1986年法國物理學家貝克勒爾(Henri Becquerel)發現鈾鹽會放出一種射線，能令照相底片感光。此現象稱為放射現象。,核輻射的種類 (Types of Nuclear Radiation),-輻射(-radiation) -粒子即是氦原子核(Helium nuclei)，由兩粒質子(protons)和兩粒中子(neutrons)組成。 符號是,-輻射(-radiation) -粒子即是電子(electrons)。 -符號是,-輻射(-radiation) -輻射是一種電磁波(electromagnetic waves)。 波長範圍約為10-11 10-13 m 。,放射衰變 (Radioactive Decay),放射性物質的原子核(nucleus)並不穩定，因此，原子核會透過放出、或輻射(radiation) ，令本身變得更為穩定(stable)。 這個過程稱為放射衰變或蛻變(disintegration)。 放射衰變是一種隨機過程(random process)。 ,-衰變 (-Decay),核素(nuclide)進行-衰變時，新核素的質量數(mass number)會減少4，而原子序數(atomic number)會減少2。 這個過程稱為嬗變(transmutation) 。 衰變過程可用以下方程式(equation)表示:,-衰變 (-Decay),核素(nuclide)進行-衰變時，新核素的質量數(mass number)會維持不變，而原子序數(atomic number)會增加1。 進行嬗變(transmutation)時，原子核(nucleus)內的一粒中子轉變成為一粒質子(proton)及一粒電子(electron) 。電子會被釋放，而質子則留在核內。 衰變過程可用以下方程式(equation)表示:,-衰變 (-Decay),當原子核(nucleus)的能量(energy)過多時,便會通過放出-輻射(radiation)來釋放能量. 衰變過程可用以下方程式(equation)表示:,放射衰變系 (Decay Series),放射現象的探測 (Detection of Radioactivity),擴散雲室(Diffusion cloud chamber) 火花計數器(Spark counter) 照相底片(Photographic film) 金箔驗電器(Gold-leaf electroscope) 蓋革-彌勒管(Geiger-Mller tube),/nucrad/detect.htm,擴散雲室 (Diffusion cloud chamber),酒精的霧點顯示輻射的徑迹(tracks) 。,氈環,透明膠蓋,海綿,乾冰,放射源,擴散雲室中的徑迹 (Cloud chamber tracks),直角分义-徑迹,磁場中的-徑迹,火花計數器 (Spark counter),將放射源移近火花計數器,金屬網會發出火花。,照相底片 (Photographic film),輻射源能使底片曝光。,金箔驗電器 (Gold-leaf electroscope),將放射源移近金箔驗電器，金箔會垂下來。,金箔下垂 The electroscope leaf falls,蓋革-彌勒管 (Geiger-Mller tube),蓋革-彌勒管通常與定率計相連。 定率計的計數率顯示輻射的程度。,核輻射的致電離能力 (Ionization power),-粒子的致電離能力最強，而-輻射的致電離能力則最弱。,-徑迹, -徑迹, -徑迹,核輻射在空氣中的射程 (Range in air),電離空氣需要能量，核輻射會逐漸失去能量而停下來。 核輻射在空氣中所能傳播的距離稱為射程。 -輻射的射程最遠，而-輻射的射程則最短。, 5 cm, 5 m, 500 m,核輻射的穿透能力 (Penetrating power),一張紙足以阻擋-輻射。 -輻射可穿透紙張，但不能穿透5 mm厚的鋁板。 25 mm的鉛板只能吸收一半的-輻射。,/mmc1919/halflife.html,核輻射在電場中的偏轉 (Deflection by electric field),-粒子帶正電，因此向電場的負極偏轉 -粒子帶負電，因此向電場的正極偏轉。 -輻射不帶電，故不受電場影響。 -粒子的質量較 粒子小，故偏轉的幅度較大。,放射源,電場,-粒子,-粒子, -輻射,鉛塊,核輻射在磁場中的偏轉 (Deflection by magnetic field),-粒子與-粒子以不同的幅度向相反方向偏轉。 -輻射不受磁場影響。,-粒子,-粒子,-輻射, ,放射強度 (Activity),放射樣本(radioactive sample)的放射強度是指在單位時間內，不穩定原子的衰變數目。,單位: 貝克勒爾(becquerel) Bq,放射樣本(radioactive sample)的放射強度表示 樣本的衰變速率。,成人,咖啡,果仁,啤酒,牛奶,煙霧探測器,花崗岩,鈾,自來水,半衰期 (Half-life),放射性同位素(radioactive isotope)的半衰期就是該同位素有一半原子衰變(decay)所需的時間。 放射性同位素的半衰期也相等於它的放射強度(activity)減半所需的時間。,/physics/2000/isotopes/radioactive_decay3.html,本底輻射 (Background radiation),本底輻射來自 外太空的宇宙射線 岩石和土壤中的天然放射物 空氣中的放射物質 人體本身 輻射塵 醫療診斷,輻射劑量 (Radioactive dose),有效劑量(effective dose) 有效劑量是衡量輻射對人類健康的生理影響。 它的單位是希沃特(sievert, Sv)。 一般人一年內可承受的最高劑量約為5 mSv。,輻射的影響 (Effect of Radioactivity),致命,不致縮短壽命,無顯著影響,增加患癌機會,放射同位素的應用 (Applications of radioactive isotope),醫學上的應用(In medicine) 工業上的應用(In industry) 農業上的應用(In agriculture) 考古學上的應用(In Archaeology),使用放射源的安全措施,使用適當的鉛製容器來存放放射源。 拿取放射源時，必須使用鑷子或專用的工具。 切勿將放射源對著人的身體，特別是眼睛。 與放射源保持一米以上的距離。,核裂變 (Nuclear Fission),利用慢中子(slow neutron)撞擊鈾-235的原子核(nucleus)，鈾核便會分裂成為兩個較輕的子核，並放出中子。,+ 能量,鏈式反應 (Chain Reaction),鈾原子核分裂時，會放出兩至三粒中子。這些中子又再撞擊其它鈾原子使其繼續裂變，結果產生鏈式反應。,核反應堆 (Nuclear Reactor),混凝土防護層,反應堆,反應堆壓力容器,核燃料,控制棒,高壓水循環系統,蒸汽鍋爐,渦輪,發電機,冷卻塔,/games/nuke.htm,核聚變 (Nuclear Fusion),兩個質量較小的原子核結合成為一質量較大的原子核，同時放出大量的能量。這個過程稱為核聚變。,能量,核子武器,利用核反應的光熱輻射、衝擊波和感生放射性造成殺傷和破壞作用，以及造成大面積污染，阻止對方軍事行動以達到戰略目的的武器。 原子彈 氫彈 中子彈,醫學上的應用 (In medicine),放射療法(Radiotherapy),示蹤物(Tracer),消毒(Sterilization),心臟起搏器(Pacemaker),工業上的應用 (In industry),厚度計(Thickness