金海高中物理选修3-5《19.3.4探测射线的方法及放射性的应用与防护》(共25张PPT).ppt

第十九章第十九章 原子核原子核 第三节第三节 探测射线的方法及探测射线的方法及 放射性的应用与防护放射性的应用与防护 复习：天然放复习：天然放射现象射现象射线射线射线射线射线射线电离能力电离能力贯穿能力贯穿能力速度速度成分成分氦原子核氦原子核高速高速电子流电子流高能量高能量电磁波电磁波1/101/10光速光速接近光速接近光速光速光速弱弱较强较强很强很强很强很强较弱较弱很弱很弱1、粒子使气体或液体电离，以这些离子为核、粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸汽会产生雾滴，过热液体会心，过饱和的蒸汽会产生雾滴，过热液体会产生气泡。产生气泡。2、使照相乳胶感光。、使照相乳胶感光。3、使荧光物质产生荧光、使荧光物质产生荧光探测运动粒子的方法探测运动粒子的方法探测射线的方法探测射线的方法射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象：射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象：使气体或液体电离使气体或液体电离使照相底片感光使照相底片感光 使荧光物质生荧光使荧光物质生荧光一、威尔逊云室：一、威尔逊云室：构造：构造：一个圆筒状容器，低一个圆筒状容器，低部可以上下移动，上盖是透部可以上下移动，上盖是透明的，内有干净空气明的，内有干净空气原理：原理：实验时，加入少量酒实验时，加入少量酒精，使酒精蒸汽达到过饱和精，使酒精蒸汽达到过饱和状态。如果有粒子飞过使沿状态。如果有粒子飞过使沿途的气体分子电离，过饱和途的气体分子电离，过饱和酒精蒸汽会结成雾滴，显示酒精蒸汽会结成雾滴，显示出射线的迹迹。出射线的迹迹。利用射线的电离本领利用射线的电离本领a射射线在云室中的径迹：直而粗在云室中的径迹：直而粗原因：原因：a粒子粒子质量大，不易改量大，不易改变方向，方向，电离离本本领大，沿涂大，沿涂产生的粒子多生的粒子多射射线在云室中的径迹：比在云室中的径迹：比较细，而且常，而且常常弯曲常弯曲原因：粒子原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改量小，跟气体碰撞易改变方向，方向，电离本离本领小，沿途小，沿途产生的离子少生的离子少射线电离本领很小，一般看不得它的径射线电离本领很小，一般看不得它的径迹迹二、气泡室二、气泡室-高能物理实验的最风行的探测设备高能物理实验的最风行的探测设备 气泡室气泡室构造构造：是由一：是由一密闭容器组成，容器密闭容器组成，容器中盛有工作液体中盛有工作液体，如液态氢如液态氢。气泡室的原理：气泡室的原理：粒子通过过热粒子通过过热液体时，在它液体时，在它的周围产生气的周围产生气泡而形成粒子泡而形成粒子的径迹。的径迹。三、盖革三、盖革-米勒计数器米勒计数器一种能自动一种能自动把放射微粒把放射微粒计数出来的计数出来的仪器，利用仪器，利用了射线的电了射线的电离本领离本领.2 2、一、一种能自动把放射微粒计数出来的仪器，种能自动把放射微粒计数出来的仪器，利用了射线的电离本领利用了射线的电离本领。其优缺点：其优缺点：放大倍数大放大倍数大,极灵敏；极灵敏；只能用于计数，不能区分射线的种类；只能用于计数，不能区分射线的种类；不适合于极快速的粒子计数；不适合于极快速的粒子计数；对于两个粒子射来的时间间隔小于对于两个粒子射来的时间间隔小于200s200s时，计数器不能将其区分开来。时，计数器不能将其区分开来。1、盖革盖革-米勒计数器米勒计数器构造：构造：原理：原理：卢瑟福在实验中发现，往容器中通入氮气后，在卢瑟福在实验中发现，往容器中通入氮气后，在荧光屏上出现了闪光，这表明，有一种新的能量荧光屏上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比比粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在屏上，这种粒粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在屏上，这种粒子肯定是在子肯定是在粒子击中某个氮核而使该核发生变化时粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，人类第一次打开了原子核的大门的转变，人类第一次打开了原子核的大门。四、核反应四、核反应粒子粒子铝铝箔箔荧荧光光屏屏氮气氮气显微镜显微镜用用粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原子核，也都产生类似的转变，并产生质子，说子核，也都产生类似的转变，并产生质子，说明质子是各种原子核里都有的成分，质子是人明质子是各种原子核里都有的成分，质子是人类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。1、原子核在其他粒子的轰击下产生新原、原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，子核的过程，-核反应核反应2、在核反应中，质量数和电荷数都守恒、在核反应中，质量数和电荷数都守恒五、人工放射性同位素五、人工放射性同位素1934年，约里奥年，约里奥居里和伊丽芙居里和伊丽芙居里居里 发现经发现经过过粒子轰击的铝片中含有放射性磷粒子轰击的铝片中含有放射性磷反应生成物反应生成物P是磷的一种同位素，自然界是磷的一种同位素，自然界没有天然的没有天然的 ，它是通过核反应生成的，它是通过核反应生成的人工放射性同位素。人工放射性同位素。有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素天然的放射性物质相比，人造放射性同位天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：素：1、放射强度容易控制、放射强度容易控制2、可以制成各种需要的形状、可以制成各种需要的形状3、半衰期更短、半衰期更短4、放射性废料容易处理、放射性废料容易处理（1）利用它的射线）利用它的射线六、放射性同位素的应用六、放射性同位素的应用A、由于、由于射线贯穿本领强，可以用来射线贯穿本领强，可以用来射线检查金射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫射线探伤射线探伤仪仪B、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制从而实现自动控制C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电以消除化纤、纺织品上的静电D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等种，也可以利用它杀菌、治病等射线探伤仪射线探伤仪 钴钴60利用钴利用钴6060的的射线治疗癌症（放疗）射线治疗癌症（放疗）（2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等研究等.棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收但是，磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究如果用磷的放射性同位素常的方法很难研究如果用磷的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的放射性强度，上面用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就很容易解决的问题就很容易解决人体甲状腺的工作需要碘碘被吸收后会聚人体甲状腺的工作需要碘碘被吸收后会聚集在甲状腺内给人注射碘的放射性同位素集在甲状腺内给人注射碘的放射性同位素碘碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的器近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的器质性和功能性疾病质性和功能性疾病检漏、研究检漏、研究机件磨损、机件磨损、诊断疾病、诊断疾病、分析生物分分析生物分子结构等。子结构等。原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污染，原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污染，在利用放射性同位素给病人做在利用放射性同位素给病人做“放疗放疗”时，如时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害而死去。有些矿石中含导致病人因放射性损害而死去。有些矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体造成巨大的危害。造成巨大的危害。七、辐射与安全七、辐射与安全过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自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然界产生破坏作用然界产生破坏作用然界产生破坏作用 2020世纪人们在毫无防世纪人们在毫无防备的情况下研究放射性备的情况下研究放射性遭原子弹炸后的广岛遭原子弹炸后的广岛为了防止有害的放射线对人类和自然的为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施：破坏，人们采取了有效的防范措施：检测辐射装置检测辐射装置全全身身污污染染检检测测仪仪辐射检测系统辐射检测系统辐射源的存放辐射源的存放铀铀（1 1）在核电站的核反应）在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄止放射线的外泄（2 2）用过的核废料要放）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里并埋在深海里（3 3）在生活中要有防范）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源意识，尽可能远离放射源放射性的防护放射性的防护核反应堆外层的厚厚的水泥建筑核反应堆外层的厚厚的水泥建筑防防护护操作放射性物质的设备操作放射性物质的设备在防护状态下操作放射性物质在防护状态下操作放射性物质