高中物理 第十九章 原子核 3 探测射线的方法 4 放射性的应用与防护课堂互动学案 新人教版选修3-5.doc

3 探测射线的方法 4 放射性的应用与防护课堂互动三点剖析一、人工放射性同位素 同一种元素的多种同位素中，有稳定的，也有不稳定的.不稳定的同位素会自发地放出粒子或正负电子，衰变为新的元素. 人工放射性同位素可以通过核反应获得，虽然放射性元素衰变的快慢由核内部因素决定，但可以控制材料中放射性同位素的含量.所以人工放射性的优点是：半衰期短、放射性材料的放射强度容易控制等等.二、探测射线的方法1.威尔逊云室 粒子的质量比较大，在气体中飞行不易改变方向，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；粒子的电离本领更小，一般看不见它的径迹.如果把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可知道粒子所带电荷的正负.2.气泡室 气泡室的原理同云室的原理类似，气泡室里装的是液体，控制液体的温度和压强，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.并用照相机拍摄出径迹照片，根据照片上记录的情况，可以分析粒子的带电、动量、能量等情况.3.盖革弥勒计数器 该计数器的主要部分是盖革管.gm计数器的放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性是很方便的.但缺点是它对于不同的射线产生的脉冲现象相同，只能用来计数，不能区分射线的种类.三、放射性同位素的应用1.放射性同位素的利用(1)利用射线的穿透性质来检查金属制品内部的缺损，测量物体的密度和厚度.这时就要选用穿透本领强的射线或射线的同位素.如钴60 或钽182都是放出射线的同位素.(2)利用射线的电离本领来消除工业上有害的静电积累.这时应用电离本领较大的或射线.(3)利用射线的生理效应来消毒杀菌和医治肿瘤.(4)示踪原子的应用.在物质中加入少量的放射性同位素而追踪探索，如用放射性同位素检漏、研究机械部件的磨损、分析农业上的肥效，炼钢中的去硫和去磷过程等.对于需要长时间的示踪工作，就要选择半衰期较长的同位素.(5)辐射育种和辐射保鲜等工作.2.放射性污染和防护 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.为了防止一些人工合成的放射性物质以及一些天然物质所放出的过量放射性对人类和自然界的破坏，人们需要采取有效的防范措施.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；用过的核废料要放在很厚的重金属箱内，并埋在深海里等.各个击破【例1】 用中子轰击铝27，产生钠24和x粒子、钠24具有放射性，它衰变后变成镁24，则x粒子和钠的衰变过程分别是( )a.质子、衰 b.电子、衰变c.粒子、衰变 d.正电子、衰变解析：利用一些放射线轰击某些原子核，能实现原子核的人工转变，并可以得到一些元素的放射性同位素，它们和天然放射性元素一样可不断地衰变，也有半衰期，且反应前后质量数、电荷数守恒，中子轰击铝24的核反应方程为，钠24衰变后变成镁24的核反应方程为，因此x粒子是粒子,钠24的衰变为衰变，故正确选项为c.答案：c【例2】 放射线的粒子与其他物质作用时产生的主要现象有哪些？简答：放射线的粒子都具有较高的能量、电离本领和穿透能力，所以放射线的粒子与其他物质作用时产生的主要现象是：(1)使气体电离，这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡；(2)使照相底片感光；(3)使荧光物质产生荧光.【例3】 威尔逊云室、气泡室的基本原理是什么？简答：威尔逊云室的原理是利用气体中的离子作为形成蒸气的凝结中心.当快速粒子穿过含有过饱和汽的气体空间时，在它的路程上产生许多离子，许多蒸气分子凝结在这些离子上，形成许多小液滴.这样，在粒子所飞过的轨道上形成一条狭窄的雾带状痕迹，叫做粒子的径迹.用很强的光从侧面照射，能够看到这种痕迹，也可以用照相机把它拍下.【例4】 盖革管的基本原理是什么？有哪些特点？简答：计数器的主要部分是盖革管，如教材中图19.34所示.外面是一根玻璃管，里面是一个接在电源负极的导电圆筒，筒的中间有一条接正极的金属丝.管中装有低压的惰性气体(如氩、氖等，压强约为10 kpa20 kpa)和少量的酒精蒸气或溴蒸气.在金属丝和圆筒两极间加上一定的电压(约1 000 v)，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，产生的电子在电场中被加速，能量越来越大，电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，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，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次数记录下来. g-m计数器的特点有：(1)g-m计数器放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性是很方便的.(2)g-m计数器只能用来计数，而不能区分射线的种类.(3)g-m计数器不适合于极快速的计数.(4)g-m计数器较适合于对、粒子进行计数.【例5】 如图19-3-1所示是利用放射线自动控制铝板厚度的装置.假如放射源能放射出、三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3 mm厚的铝板，那么是三种射线中的_射线对控制厚度起主要作用.当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将m、n两个轧辊间的距离调_一些.图19-3-1解析：射线不能穿过3 mm厚的铝板，射线又很容易穿过3 mm厚的铝板，基本不受铝板厚度的影响.而射线刚好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小变化会使穿过铝板的射线的强度发生较明显变化.即是射线对控制厚度起主要作用.若超过标准值，说明铝板太薄了，应该将两个轧辊间的距离调节得大些.答案： 大【例6】 一小瓶含有某种放射性同位素的溶液，每分钟衰变6 000次，将它注射到某人的血液中，经过15 h后从此人身上取出10 ml的血液，测得每分钟有2次衰变，已知这种同位素的半衰期为5 h，试计算这个人血液的总体积为多少？解析：根据放射性元素的衰变规律可知，放射性元素在单位时间内的衰变数量与放射性元素的含量成正比，设原来溶液中放射性同位素的含量为m0，经过15 h后