高中物理第三章原子核3.3放射线的应用危害与防护省公开课一等奖新名师获奖

3.3放射性应用危害与防护第1页卢瑟福在试验中发觉，往容器Ｃ中通入氮气后，在荧光屏Ｓ上出现了闪光，这表明，有一个新能量比α粒子大粒子穿过铝箔，撞击在Ｓ屏上，这种粒子必定是在α粒子击中某个氮核而使该核发生改变时放出。这么，卢瑟福经过人工方法实现了原子核转变，人类第一次打开了原子核大门。一、核反应α粒子铝箔荧光屏氮气显微镜第2页

为了认定新粒子，把新粒子引进电场和磁场，测出了它质量和电量，确认与氢核相同：带有一个单位正电量，质量是电子质量1800多倍。卢瑟福把它叫做质子．质子符号是H

或P在云室里做卢瑟福试验，还能够依据径迹了解整个人工转变过程．英国物理学家布拉凯特在所拍摄两万多张照片40多万条α粒子径迹中，发觉了８条产生分叉统计．

第3页分叉情况表明，α粒子击中氮核后，生成一个新核，同时放出质子。新核电量较大速度较慢，径迹短而粗；质子速度大，电量小，故径迹细而长．依据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，能够写出这个发觉质子核反应方程并得知氮核放出质子后变成了氧核．第4页用α粒子、质子、中子等去轰击其它元素原子核，也都产生类似转变，并产生质子，说明质子是各种原子核里都有成份，质子是人类继电子、光子后发觉第三个基本粒子。原子核在其它粒子轰击下产生新原子核过程，------------核反应在核反应中，质量数和电荷数都守恒第5页核反应：原子核在其它粒子轰击下产生新原子核过程。注意：１．核反应中质量数与电荷数守恒２．核反应是原子核改变，化学反应是核外电子改变第6页例１：指出以下核反应中错误并更正：（1）N+α

=O+质子（2）C+He→O+H（3）Be+He→C+γ（4）H+n→H+γ14717714742178119442136110112第7页二、人工放射性同位素1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里发觉经过α粒子轰击铝片中含有放射性磷反应生成物P是磷一个同位素，自然界没有天然，它是经过核反应生成人工放射性同位素。有些同位素含有放射性，叫做放射性同位素第8页与天然放射性物质相比，人造放射性同位素：1、放射强度轻易控制2、能够制成各种需要形状3、半衰期更短4、放射性废料轻易处理第9页（1）利用它射线三、放射性同位素应用A、因为γ射线贯通本事强，能够用来γ射线检验金属内部有没有砂眼或裂纹，所用设备叫γ射线探伤仪．B、利用射线穿透本事与物质厚度密度关系，来检验各种产品厚度和密封容器中液体高度等，从而实现自动控制C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上静电D、利用射线照射植物，引发植物变异而培育良种，也能够利用它杀菌、治病等第10页γ射线探伤仪钴60第11页第12页利用钴60γ射线治疗癌症（放疗）第13页食物保鲜（延缓发芽，生长，长久保留）棉花育种食品保鲜粮食保留第14页（2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等.棉花在结桃、开花时候需要较多磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收．不过，什么时候吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内分布情况等，用通常方法极难研究．假如用磷放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位放射性强度，上面问题就很轻易处理．第15页人体甲状腺工作需要碘．碘被吸收后会聚集在甲状腺内．给人注射碘放射性同位素碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织放射强度，有利于诊疗甲状腺器质性和功效性疾病．第16页检漏、研究机件磨损、诊疗疾病、分析生物分子结构等。第17页原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重污染，在利用放射性同位素给病人做“放疗”时，假如放射性剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，造成病人因放射性损害而死去。有些矿石中含有过量放射性物质，假如不注意也会对人体造成巨大危害。四、辐射与安全第18页

过量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世纪人们在毫无防范情况下研究放射性遭原子弹炸后广岛第19页

为了预防有害放射线对人类和自然破坏，人们采取了有效防范办法：检测辐射装置全身污染检测仪辐射检测系统辐射源存放铀第20页（1）在核电站核反应堆外层用厚厚水泥来预防放射线外泄（2）用过核废料要放在很厚很厚重金属箱内，并埋在深海里（3）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源放射性防护第21页核反应堆外层厚厚水泥建筑第22页防护操作放射性物质设备在防护状态下操作放射性物质第23页1930年，德国科学家玻特和贝克用α粒子轰击轻元素铍核，发觉并未发射出质子，而放出了一个新射线．这种射线几乎不能使气体电离，在电场和磁场中也不发生偏转，是不带电，射线贯通能力强，他们认为这是γ射线．经检测，射线能量在10ＭeV左右，远大于天然放射物质衰变时发出γ射线能量．第24页1931年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克试验，并用这种未知射线去轰击石蜡。结果竟从中打出能量约5.7MeV质子．这是异常惊人新发觉，因为其行为完全不一样于γ射线，γ射线只能打出电子而打不出质子，γ光子质量近乎０，电子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理，但质子质量是电子1800倍，一颗子弹怎么能撞动一辆汽车呢？假如认为轰击石蜡射线是γ射线，那么光子能量应达55MeV，这与实际测得射线能量10MeV相去甚远．这射线在向约里奥夫妇招手呼叫：我不是γ射线……！可惜是，他们擦肩而过，无缘相识。面对55eV与10eV矛盾，他们还是十分牵强地解释为其它原因，并于1932年１月11日向巴黎科学院提交了试验情况和对未知射线判定为γ射线结论。第25页

1932年１月底，查得威克得到这一论文，约里奥夫妇试验使他心跳，他认为约里奥夫妇结论必定有误，违反能量守恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦苦寻找了12年中子。他决定用云室方法探测射线速度和质量。第26页他先测出射线速度不到光速十分之一，排除了是γ射线可能，又用弹性碰撞动量守恒方法测出不带电粒子质量与质子质量差不多。他还依据自旋确定不带电粒子不可能是由质子和电子组合而成，只能是另一个新独立粒子，他称之为中子。就这么，仅用了十天时间，成功地证实了这种中性射线就是中子流。他当之无愧地成为“中子之父”，并所以获1935年诺贝尔物理奖。第27页“机遇只偏爱有准备头脑”中子发觉，有重大意义，中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力影响，是研究原子核强有力“炮弹”。在此以前，可供研究用“炮弹”只有天然放射元素发出α、β、γ三种射线，中子流则是穿透本事更大，轰击原子核更有效“炮弹”，人们用它轰击各种原子核，取得许许多多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原子能利用。第28页问题情景：为了使水果、蔬菜或其它食物能存放时间长一些，