第十九章 原子核 第三節(jié)探測(cè)射線的方法第四節(jié)放射性的應(yīng)用與防護(hù) 課前預(yù)習(xí) 探測(cè)射線的原理利用射線粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的一些現(xiàn)象來(lái)探知放射線的存在 1 粒子使氣體或液體電離 以這些離子為核心 過(guò)飽和汽會(huì)產(chǎn)生 過(guò)熱液體會(huì)產(chǎn)生 2 使照相底片 3 使熒光物質(zhì)產(chǎn)生 探測(cè)射線的基本方法 云霧 氣泡 感光 熒光 1 威爾遜云室 1 結(jié)構(gòu)見教材 2 工作原理 粒子從室內(nèi)氣體中飛過(guò) 就會(huì)使沿途的氣體分子 產(chǎn)生離子 過(guò)飽和汽便以這些離子為核心凝成 于是顯示出射線的徑跡 根據(jù)徑跡的長(zhǎng)短和粗細(xì) 可以知道粒子的 把云室放在磁場(chǎng)中 從帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲方向 還可以知道粒子所帶電荷的 幾種常用的探測(cè)器 電離 一條霧滴 性質(zhì) 正負(fù) 2 氣泡室 1 原理 當(dāng)高能粒子穿過(guò)室內(nèi) 液體時(shí) 形成一串 而顯示粒子行跡 2 作用 可以分析粒子的帶電 動(dòng)量 能量等情況 3 蓋革 米勒計(jì)數(shù)器 1 結(jié)構(gòu)見課本 過(guò)熱 氣泡 2 原理 當(dāng)某種射線粒子進(jìn)入管內(nèi)時(shí) 它使管內(nèi)的氣體 產(chǎn)生的電子在電場(chǎng)中被加速 能量0越來(lái)越大 電子跟管中的氣體分子 時(shí) 又使氣體分子電離 產(chǎn)生 這樣 一個(gè)射線粒子進(jìn)入管中后可以產(chǎn)生大量 這些電子到達(dá)陽(yáng)極 陽(yáng)離子到達(dá)陰極 在外電路中就產(chǎn)生一次脈沖放電 利用電子儀器可以把放電 記錄下來(lái) 3 特點(diǎn) 檢測(cè)射線十分方便 但只能用來(lái) 不能區(qū)分射線的種類 此外如果同時(shí)有大量粒子或兩個(gè)粒子射來(lái)的間隔時(shí)間小于200 s g m計(jì)數(shù)器也不能區(qū)分它們 電離 碰撞 電子 電子 次數(shù) 計(jì)數(shù) 核反應(yīng) 轟擊下 質(zhì)量數(shù) 電荷數(shù) 人工放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù) 放射性 電離 靜電 貫穿 探傷 2 作示蹤原子 同位素具有相同的 性質(zhì) 可用放射性同位素代替非放射性同位素做 原子 4 放射性的污染和防護(hù) 1 放射性污染過(guò)量的放射會(huì)對(duì) 造成污染 對(duì)人類和自然界產(chǎn)生 作用 2 防護(hù)輻射防護(hù)的基本方法有 防護(hù) 距離 防護(hù) 要防止放射性物質(zhì)對(duì) 用具 的污染 要防止射線 地 照射人體 化學(xué) 示蹤 環(huán)境 破壞 時(shí)間 屏蔽 水源 空氣 工作場(chǎng)所 過(guò)多 長(zhǎng)時(shí)間 c 解析 設(shè)x y z的電荷數(shù)分別為zx zy zz 質(zhì)量數(shù)分別為ax ay az 由前兩個(gè)核反應(yīng)方程中的電荷數(shù)守恒 zx 3 2zy zy 7 zx 8 可得zy 2 質(zhì)量數(shù)守恒ax 7 2ay ay 14 ax 17 可得ay 4 由第三個(gè)核反應(yīng)方程中的電荷數(shù)守恒2 4 zz 6 得zz 0 質(zhì)量數(shù)守恒4 9 az 12 az 1 即z是電荷數(shù)為零 質(zhì)量數(shù)為1的粒子 也就是中子 c正確 課內(nèi)探究 探究一探測(cè)射線的方法和儀器 1 威爾遜云室原理 實(shí)驗(yàn)時(shí)先往云室里加入少量的酒精 使室內(nèi)充滿酒精的飽和蒸氣 然后使活塞迅速向下運(yùn)動(dòng) 室內(nèi)氣體由于迅速膨脹 溫度降低 酒精蒸氣達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài) 這時(shí)讓射線粒子從室內(nèi)的氣體中飛過(guò) 使沿途的氣體分子電離 過(guò)飽和酒精蒸氣就會(huì)以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴 這些霧滴沿射線經(jīng)過(guò)的路線排列 于是就顯示出了射線的徑跡 可用照相機(jī)拍攝下其運(yùn)動(dòng)的徑跡進(jìn)行觀察分析 2 氣泡室 1 原理 氣泡室的原理同云室的原理類似 所不同的是氣泡室里裝的是液體 控制氣泡室內(nèi)液體的溫度和壓強(qiáng) 使室內(nèi)溫度略低于液體的沸點(diǎn) 當(dāng)氣泡室內(nèi)壓強(qiáng)突然降低時(shí) 液體的沸點(diǎn)變低 使液體過(guò)熱 此時(shí)讓射線粒子射入室內(nèi) 粒子周圍就有氣泡形成 用照相機(jī)拍攝出徑跡照片 根據(jù)照片上記錄的情況 可以分析粒子的性質(zhì) 2 氣泡室和云室的比較 氣泡室的工作原理與云室相類似 云室內(nèi)裝有氣體 而氣泡室內(nèi)裝的是液體 相同之處在于都可以形成射線粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡 通過(guò)研究徑跡 研究射線的性質(zhì) 3 蓋革 米勒計(jì)數(shù)器 1 原理 在金屬絲和圓筒間加上一定的電壓 這個(gè)電壓稍低于管內(nèi)氣體的電離電壓 當(dāng)某種射線粒子進(jìn)入管內(nèi)時(shí) 它使管內(nèi)的氣體電離 產(chǎn)生電子 這樣 一個(gè)射線粒子進(jìn)入管中后可以產(chǎn)生大量電子 這些電子到達(dá)陽(yáng)極 正離子到達(dá)陰極 在外電路中產(chǎn)生一次脈沖放電 利用電子儀器可以把放電次數(shù)記錄下來(lái) 2 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 放大倍數(shù)很大 非常靈敏 用它檢測(cè)射線十分方便 缺點(diǎn) a 不同射線產(chǎn)生的脈沖現(xiàn)象相同 只能用來(lái)計(jì)數(shù) 不能區(qū)分射線種類 b 如果同時(shí)有大量粒子或兩個(gè)粒子射來(lái)的時(shí)間間隔小于200 s 則計(jì)數(shù)器不能區(qū)分它們 特別提醒 1 探測(cè)原理方面 探測(cè)原理都是利用射線中的粒子與其他物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象 來(lái)顯示射線的存在 2 g m計(jì)數(shù)器區(qū)分粒子方面 g m計(jì)數(shù)器不能區(qū)分時(shí)間間隔小于200 s的兩個(gè)粒子 解題指導(dǎo) 認(rèn)真閱讀教材 掌握探測(cè)三種射線的方法與實(shí)驗(yàn)原理 解析 氣泡室探測(cè)射線原理與云室類似 不同的是氣泡室中是在射線經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生氣泡來(lái)顯示射線徑跡的 故a選項(xiàng)正確 由氣泡室內(nèi)徑跡中氣泡的多少及徑跡在磁場(chǎng)中的彎曲方向等 可分析射線的帶電 動(dòng)量 能量等情況 故b選項(xiàng)不正確 蓋革 米勒計(jì)數(shù)器利用射線電離作用 產(chǎn)生電脈沖進(jìn)而計(jì)數(shù) 所以c選項(xiàng)正確 由于對(duì)于不同射線產(chǎn)生的脈沖現(xiàn)象相同 因此計(jì)數(shù)器只能用來(lái)計(jì)數(shù) 不能區(qū)分射線的種類 所以d選項(xiàng)錯(cuò)誤 c 探究二原子核的人工轉(zhuǎn)變和核反應(yīng)方程 1 充入氮?dú)馇盁晒馄辽峡床坏介W光 充入氮?dú)夂鬅晒馄辽峡吹搅碎W光 說(shuō)明了什么問(wèn)題 2 原子核的人工轉(zhuǎn)變與原子核的衰變有什么相同規(guī)律 提示 1 產(chǎn)生了新粒子 2 質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒 動(dòng)量守恒 1 核反應(yīng)的條件用 粒子 質(zhì)子 中子 甚至用 光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變 2 核反應(yīng)的實(shí)質(zhì)用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開 而是粒子打入原子核內(nèi)部使核發(fā)生了轉(zhuǎn)變 2 相同點(diǎn) 人工轉(zhuǎn)變與衰變過(guò)程一樣 在發(fā)生過(guò)程中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)都守恒 反應(yīng)前后粒子總動(dòng)量守恒 特別提醒 1 核反應(yīng)過(guò)程一般都是不可逆的 核反應(yīng)方程不能用等號(hào)連接 只能用單向箭頭表示反應(yīng)方向 2 核反應(yīng)方程應(yīng)以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ) 不能憑空杜撰 解題指導(dǎo) 此題只要嚴(yán)格按照寫核反應(yīng)方程的原則進(jìn)行 一般是不會(huì)出錯(cuò)的 寫核反應(yīng)方程的原則是 1 質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒 2 中間用箭頭 不能寫成等號(hào) 因兩端僅僅是質(zhì)量數(shù)守恒 沒有體現(xiàn)質(zhì)量相等 也不能僅畫一橫線 因箭頭的方向還表示反應(yīng)進(jìn)行的方向 3 能量守恒 但中學(xué)階段不作要求 4 核反應(yīng)必須是實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)生的 不能毫無(wú)根據(jù)地寫未經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)的核反應(yīng)方程 a 解析 根據(jù)電荷數(shù)守恒 質(zhì)量數(shù)守恒 知x的電荷數(shù)為1 質(zhì)量數(shù)為0 為正電子 y的電荷數(shù)為0 質(zhì)量數(shù)為1 為中子 z的電荷數(shù)為1 質(zhì)量數(shù)為1 為質(zhì)子 故a正確 b c d錯(cuò)誤 探究三放射性的應(yīng)用及防護(hù) 提示 其實(shí)射線并不可怕 可怕的是無(wú)知 只要熟知各種射線的特點(diǎn) 就可以避開射線對(duì)我們的危害 如圖所示 從圖中你可能有所體會(huì) 1 放射性同位素及其應(yīng)用 1 放射性同位素的分類 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優(yōu)勢(shì) 放射強(qiáng)度容易控制 可制成各種所需的形狀 半衰期短 廢料易處理 3 放射性同位素的主要應(yīng)用 利用它的射線a 利用放出的 射線檢查金屬部件是否存在砂眼 裂痕等 即利用 射線進(jìn)行探傷 b 利用放射線的貫穿本領(lǐng)與物質(zhì)的厚度和密度的關(guān)系 可用它來(lái)檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中的液體的高度等 從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 c 利用放射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體 以除去化纖 紡織品上的靜電 d 用射線照射植物 引起植物的變異 也可以利用它殺菌 治病等 做示蹤原子把放射性同位素原子通過(guò)物理或化學(xué)反應(yīng)的方式摻到其他物質(zhì)中 然后用探測(cè)儀進(jìn)行追蹤 這種使物質(zhì)帶有 放射性標(biāo)記 的放射性同位素原子就是示蹤原子 例如 a 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 探測(cè)農(nóng)作物在不同的季節(jié)對(duì)元素的需求 b 在工業(yè)上 檢查輸油管道上的漏油位置 c 在生物醫(yī)療上 可以檢查人體對(duì)某元素的吸收情況 也可以幫助確定腫瘤的部位和范圍 2 放射性的污染與防護(hù) b 解題指導(dǎo) 掌握放射性同位素在我們?nèi)粘Ｉa(chǎn) 生活中的應(yīng)用是解題關(guān)鍵 解析 放射性元素與它的同位素的化學(xué)性質(zhì)相同 但是利用放射性元素可以確定農(nóng)作物在各季節(jié)吸收含有哪種元素的肥料 無(wú)論植物吸收含放射性元素的肥料 還是無(wú)放射性肥料 植物生長(zhǎng)是相同的 a錯(cuò)誤 放射性同位素 含量易控制 衰變周期短 不會(huì)對(duì)環(huán)境造成永久污染