高中物理 第3节 探测射线的方法 第4节 放射性的应用与防护课前导读课件 新人教版选修35.ppt

第十九章　原　子　核第十九章　原　子　核第第3节　探测射线的方法节　探测射线的方法第第4节　放射性的应用与防护课前导读节　放射性的应用与防护课前导读 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接神奇的神奇的γ刀刀γ刀刀技技术术是是在在立立体体定定向向技技术术基基础础上上发发展展起起来来的的一一种种新新的的治治疗疗方方法法，，它它是是利利用用γ射射线线束束，，通通过过立立体体定定向向技技术术聚聚焦焦在在脑脑内内一一个个靶靶目目标标点点，，使使该该靶靶点点处处的的脑脑组组织织或或脑脑瘤瘤组组织织细细胞胞遭遭到到毁毁损损或或被被杀杀死死而而达达到到治治疗疗目目的的．．因因临临床床治治疗疗有有刀刀的的效效果果故故被被称称为为γ刀刀手手术术，，是是一一种种非非侵侵入入性性治治疗疗手手段段．．首首台台原原型型机机于于1951年年开开始始研研究究，，主主要要设设备备是是一一台台300 kV深深部部X射射线线机机，，后后因因剂剂量量学学特特性性不不能能满满足足要求而放弃；要求而放弃；1968年正式投年正式投 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接入入使使用用的的设设备备是是采采用用179个个聚聚焦焦于于同同中中心心的的多多源源钴钴60机机，，它它产产生生缝缝隙隙状状射射线线“切切割割”病病变变组组织织，，故故有有γ刀刀之之称称．．γ刀刀用用于于多多种种脑脑部部疾疾患患的的治治疗疗，，包包括括：：脑脑血血管管疾疾病病，，如如动动脉脉瘤瘤、、动动静静脉脉畸畸形形(AVM)；；外外科科手手术术不不可可切切除除的的脑脑瘤瘤，，术术后后残残存存肿肿瘤瘤，，年年老老及及健健康康状状况况不不适适于于手手术术的的脑脑瘤瘤(如如听听神神经经瘤瘤、、垂垂体体瘤瘤、、松松果果体体瘤瘤、、颅颅咽咽管管瘤瘤、、脑脑膜膜瘤瘤、、脑脑转转移移瘤瘤等等)；；功功能能性性疾疾病病(如如三三叉叉神神经经痛痛、、震震颤颤麻麻痹痹和和其其他他运动障碍性疾病等运动障碍性疾病等)．． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接1．威耳逊云室．．威耳逊云室．(1)原原理理：：粒粒子子在在云云室室内内气气体体中中飞飞过过，，使使沿沿途途的的气气体体分分子子________，，________酒酒精精蒸蒸气气就就会会以以这这些些离离子子为为核核心心凝结成雾滴，于是显示出射线和径迹．凝结成雾滴，于是显示出射线和径迹．(2)粒粒子子径径迹迹：：①①α粒粒子子的的质质量量比比较较大大，，在在气气体体中中飞飞行行时时不不易易改改变变________．．由由于于它它的的电电离离本本领领大大，，沿沿途途产产生生的的离子离子________，所以它在云室中的径迹直而粗．，所以它在云室中的径迹直而粗． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接1 探测射线的方法探测射线的方法电离电离饱和饱和方向方向多多 ②②β粒粒子子的的质质量量小小，，跟跟气气体体碰碰撞撞时时容容易易改改变变________．．并并且且________本本领领小小，，沿沿途途产产生生的的离离子子________，，所所以以它它在云室中的径迹比较在云室中的径迹比较________，而且常常，而且常常________．． ③③γ粒粒子子的的电电离离本本领领________，，在在云云室室中中一一般般看看不不到到它的径迹．它的径迹． (3)气气泡泡室室：：气气泡泡室室原原理理同同云云室室的的原原理理类类似似，，所所不不同同的是气泡室里装的是过热液体，如液态氢．的是气泡室里装的是过热液体，如液态氢． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接方向方向电离电离少少细细弯曲弯曲更小更小 (4)盖盖革革—米米勒勒计计数数器器：：G—M计计数数器器非非常常灵灵敏敏，，用用它它推推测测射射线线十十分分方方便便．．但但不不同同的的射射线线产产生生的的脉脉冲冲现现象象__________，，因因此此只只能能用用来来计计数数，，不不能能区区分分射射线线的的________．．2．核反应．．核反应．原原子子核核在在其其他他粒粒子子的的轰轰击击下下生生成成________的的过过程程，，人人类类第第一一次次实实现现原原子子核核的的人人工工转转变变，，是是卢卢瑟瑟福福用用________轰轰击击氮氮原原子子核核，，产产生生了了氧氧的的一一种种同同位位素素，，该该核核反反应应方方程程为为__________________，，这这也也使使人人们们发发现现了了________．． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接相同相同种类种类新原子核新原子核质子质子α粒子粒子 3．人工放射性同位素．．人工放射性同位素．放放射射性性同同位位素素有有________放放射射性性同同位位素素和和________放放射射性性同同位位素素两两种种，，它它们们的的化化学学性性质质________．．居居里里夫夫人人发发现现的的放放射射性性磷磷P是是________放放射射性性同同位位素素，，其其核核反反应应方方程程为为________________．．人人造造放放射射性性同同位位素素的的优优点点是是：：________容容易易控控制制，，__________容容易易处处理理，，可可以以制制成成各各种所需的形状．种所需的形状． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接天然天然人造人造相同相同人造人造放射强度放射强度放射性废料放射性废料 1．利用射线．．利用射线．利利用用α射射线线具具有有很很强强的的________作作用用，，可可以以消消除除有有害害静静电电；；利利用用γ射射线线很很强强的的________本本领领，，工工业业用用来来探探伤；另外在医疗、生物育种、保鲜方面也有广泛应用伤；另外在医疗、生物育种、保鲜方面也有广泛应用．．2．作示踪原子．．作示踪原子．同同位位素素具具有有相相同同的的________性性质质，，可可用用放放射射性性同同位位素代替非放射性同位素做素代替非放射性同位素做________原子原子．． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接2 放射性同位素的应用放射性同位素的应用电离电离穿透穿透化学化学示踪示踪 3．放射性防护．．放射性防护．放放射射性性对对人人体体组组织织是是有有伤伤害害作作用用的的，，要要防防止止放放射物质对水源、空气、用具、工作场所的污染射物质对水源、空气、用具、工作场所的污染．． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接1 探测射线的方法与仪器探测射线的方法与仪器 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接1．方法．．方法．探探测测放放射射线线的的方方法法主主要要是是利利用用放放射射线线粒粒子子与与其其他他物物质质作作用用时产生的一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是时产生的一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：：(1)使使气气体体电电离离，，这这些些离离子子可可使使过过饱饱和和汽汽产产生生云云雾雾或或使使过过热热液体产生气泡；液体产生气泡；(2)使照相底片感光；使照相底片感光；(3)使荧光物质产生荧光．使荧光物质产生荧光． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 (2)原理．原理． 实实验验时时，，在在云云室室内内加加一一些些酒酒精精，，使使室室内内充充满满饱饱和和汽汽．．然然后后使使活活塞塞迅迅速速向向下下移移动动一一段段距距离离，，室室内内气气体体由由于于突突然然膨膨胀胀而而温温度度降降低低，，使使酒酒精精的的饱饱和和汽汽处处于于饱饱和和状状态态．．这这时时如如果果有有能能量量较较高高的的粒粒子子从从室室内内气气体体中中飞飞过过，，就就会会使使沿沿途途的的气气体体分分子子电电离离产产生生离离子子，，过过饱饱和和汽汽便便以以这这些些离离子子为为核心凝成一条雾迹．核心凝成一条雾迹． (3)放射线在云室中的径迹．放射线在云室中的径迹． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 ①①α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向．由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在向．由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗．云室中的径迹直而粗． ②②β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并粒子的质量小，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，而且常常弯曲．迹比较细，而且常常弯曲． ③③γ粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹．径迹． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 ④④根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质．根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质．把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的正负．可以知道粒子所带电荷的正负． 3．气泡室．．气泡室． 气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢．控制气泡室内液体的温度和压里装的是液体，如液态氢．控制气泡室内液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点．当气泡室内压强突然降低强，使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，因此液体过热，粒子通过液体时在时，液体的沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它的周围就有气泡形成．它的周围就有气泡形成． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 (2)原理．原理． 当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，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，产生电子的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……这这样，一个粒子进入管中后可以产生大量电子．这些电子到样，一个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，在电路中就产生一次脉冲放电，达阳极，阳离子到达阴极，在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．利用电子仪器可以把放电次数记录下来． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 (3)优缺点．优缺点． ①①优优点点：：放放大大倍倍数数很很大大，，非非常常灵灵敏敏，，用用它它来来检检测放射性是很方便的．测放射性是很方便的． ②②缺缺点点：：它它对对于于不不同同的的射射线线产产生生的的脉脉冲冲现现象象相相同同，，因因此此只只用用来来计计数数，，而而不不能能区区分分射射线线的的种种类类．．如如果果同同时时有有大大量量粒粒子子，，或或两两个个粒粒子子射射来来的的时时间间间间隔隔很很短短(小于小于200 μs)时，也不能区分它们．时，也不能区分它们． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 例例1　　(双双选选)关关于于威威尔尔逊逊云云室室探探测测射射线线，，下下述述正正确的是确的是(　　　　) A．．威威尔尔逊逊云云室室内内充充满满过过饱饱和和蒸蒸汽汽，，射射线线经经过过时时可显示出射线运动的径迹可显示出射线运动的径迹 B．威尔逊云室中径迹粗而短的是．威尔逊云室中径迹粗而短的是α射线射线 C．威尔逊云室中径迹细而长的是．威尔逊云室中径迹细而长的是γ射线射线 D．．威威尔尔逊逊云云室室中中显显示示粒粒子子径径迹迹原原因因是是电电离离，，所所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负以无法由径迹判断射线所带电荷的正负 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 解解析析：：云云室室内内充充满满过过饱饱和和蒸蒸汽汽，，射射线线经经过过时时把把气气体体电电离离，，过过饱饱和和蒸蒸汽汽以以离离子子为为核核心心凝凝结结成成雾雾滴滴，，雾雾滴滴沿沿射射线线的的路路线线排排列列，，显显示示出出射射线线的的径径迹迹，，故故A选选项项正正确确；；由由于于α粒粒子子的的电电离离本本领领大大，，贯贯穿穿本本领领小小，，所所以以α射射线线在在云云室室中中的的径径迹迹粗粗而而短短，，即即B选选项项正正确确；；由由于于γ射射线线的的电电离离本本领领很很弱弱，，所所以以在在云云室室中中一一般般看看不不到到它它的的径径迹迹，，而而细细长长径径迹迹是是β射射线线的的，，所所以以C选选项项错错误误；；把把云云室室放放在在磁磁场场中中，，由由射射线线径径迹迹的的弯弯曲曲方方向向就就可可以以判判断断射射线线所所带带电电荷荷的的正正负负，，所以所以D选项错误．选项错误． 答案：答案：AB变变 式式迁迁 移移 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 1．．(双选双选)用盖革用盖革—米勒计数器测定放射源的放射强度米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线计数器几乎测不到射线.10天后再次测量，测得该放射源的天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是期的说法正确的是(　　　　)A．放射源射出的是．放射源射出的是α射线射线B．放射源射出的是．放射源射出的是β射线射线C．这种放射性元素的半衰期是．这种放射性元素的半衰期是5天天D．这种放射性元素的半衰期是．这种放射性元素的半衰期是2.5天天变变 式式迁迁 移移 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接2 核反应核反应 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接变变 式式迁迁 移移 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接3 放射性同位素的应用放射性同位素的应用1．放射性同位素．．放射性同位素．有些元素的同位素具有放射性，叫作放射性同位素．有些元素的同位素具有放射性，叫作放射性同位素．注：注：天然存在的放射性元素只有四十多种，但人工方法得天然存在的放射性元素只有四十多种，但人工方法得到的已达到的已达1 000多种，由于人工放射性元素具有半衰期短、多种，由于人工放射性元素具有半衰期短、放射强度容易控制等特点，已广泛应用于各个领域．放射强度容易控制等特点，已广泛应用于各个领域．2．放射性同位素的应用．．放射性同位素的应用．(1)工业上使用射线测厚度．工业上使用射线测厚度． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 (2)烟雾报警器．烟雾报警器． (3)医学放疗杀伤癌细胞．医学放疗杀伤癌细胞． (4)γ射线照射种子，培育优良品种，杀死使食物腐败的射线照射种子，培育优良品种，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期．细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期． (5)作示踪原子．作示踪原子． 由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学性质，如果把放射性同位素的原子掺到其他物质同的化学性质，如果把放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接追追踪踪，，就就可可知知道道放放射射性性原原子子通通过过什什么么路路径径，，运运动动到到哪哪里里去去，，是是怎怎样样分分布布的的了了，，我我们们把把用用作作这这种种用用途途的的放放射射性性同同位位素素叫叫作示踪原子作示踪原子．． 例例如如：：利利用用示示踪踪原原子子可可以以检检查查输输油油管管道道上上的的漏漏油油位位置置．．在在生生物物学学研研究究方方面面，，同同位位素素示示踪踪技技术术也也起起着着十十分分重重要要的的作作用用．．在在给给农农作作物物施施肥肥时时，，在在肥肥料料里里放放一一些些放放射射性性同同位位素素，，这这样样可可以以知知道道农农作作物物在在各各季季节节吸吸收收含含有有哪哪种种元元素素的的肥肥料料．． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 3．放射性的污染和防护．．放射性的污染和防护． (1)放射性污染．放射性污染． 过过量量的的放放射射性性会会对对环环境境造造成成污污染染，，对对人人类类和和自自然然界界产产生破坏作用．几件需要记住的放射性污染事件是：生破坏作用．几件需要记住的放射性污染事件是： ①①1945年年美美国国向向日日本本的的广广岛岛和和长长崎崎投投了了两两枚枚原原子子弹弹，，当当时时炸炸死死了了十十多多万万人人，，另另有有无无数数的的平平民民受受到到辐辐射射后后患患有有各各种疾病，使无辜的平民痛不欲生．种疾病，使无辜的平民痛不欲生． ②②1987年年苏苏联联切切尔尔诺诺贝贝利利核核电电站站的的泄泄露露造造成成了了大大量量人人员的伤亡，至今大片领土仍是生物活动的禁区．员的伤亡，至今大片领土仍是生物活动的禁区． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 ③③美美国国在在近近几几年年的的两两次次地地区区冲冲突突(海海湾湾地地区区、、科科索索沃沃地地区区)中中大大量量使使用用了了含含有有放放射射性性的的贫贫铀铀弹弹，，使使许许多多人人患患有有莫名其妙的疾病莫名其妙的疾病．． (2)放射性的防护．放射性的防护． 为为了了防防止止有有害害的的放放射射线线对对人人类类和和自自然然的的破破坏坏，，人人们们采采取取了了有有效效的的防防范范措措施施，，例例如如在在核核电电站站的的核核反反应应堆堆外外层层用用厚厚厚厚的的水水泥泥来来防防止止放放射射线线的的外外泄泄；；用用过过的的核核废废粒粒要要放放在在很很厚厚的的重重金金属属箱箱内内，，并并深深埋埋地地下下，，在在生生活活中中对对那那些些有有可可能能有有放放射性的物质要有防范的意识，尽可能远离放射源射性的物质要有防范的意识，尽可能远离放射源．． 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 例例3　　关于放射性同位素的说法正确的是关于放射性同位素的说法正确的是(　　　　) A．．给给农农作作物物施施肥肥时时，，在在肥肥料料里里放放一一些些放放射射性性同同位位素素，，是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好 B．．输输油油管管道道漏漏油油时时，，可可以以在在输输的的油油中中放放一一些些放放射射性性同位素探测其射线，确定漏油位置同位素探测其射线，确定漏油位置 C．．天天然然放放射射元元素素也也可可以以作作为为示示踪踪原原子子加加以以利利用用，，只只是较少，经济上不划算是较少，经济上不划算 D．放射性元素被植物吸收，其放射性将发生改变．放射性元素被植物吸收，其放射性将发生改变 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 解解析析：：放放射射性性应应用用的的是是放放射射性性同同位位素素，，因因为为其其含含量量易易控控制制，，衰衰变变周周期期短短，，不不会会对对环环境境造造成成永永久久污污染染，，而而天天然然放放射射性性元元素素，，剂剂量量不不易易控控制制、、衰衰变变周周期期长长、、会会污污染染环环境境，，所所以以不不用用天天然然放放射射元元素素，，C错错．．放放射射性性元元素素与与它它的的同同位位素素的的化化学学性性质质相相同同，，但但是是利利用用放放射射性性元元素素可可以以确确定定农农作作物物在在各各季季节节吸吸收收含含有有哪哪种种元元素素的的肥肥料料．．无无论论植植物物吸吸收收含含放放射射性性元元素素的的肥肥料料，，还还是是无无放放射射性性肥肥料料，，植植物物生生长都是相同的，长都是相同的，A错．放射性是原子核的本身性质，与错．放射性是原子核的本身性质，与 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接元元素素的的状状态态、、组组成成等等无无关关，，D错错．．输输油油管管道道漏漏油油可可以以利利用用示示踪踪原原子子确确定定漏漏油油点点，，B正正确确．．答案：答案：B变变 式式迁迁 移移 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 3．．(双选双选)建筑材料中的放射性物质钋建筑材料中的放射性物质钋(Po)发生衰发生衰变后，生成也具有放射性的氡气变后，生成也具有放射性的氡气(Rn)，而氡气会有致癌，而氡气会有致癌作用，为降低房间内放射性污染，下列说法可行的是作用，为降低房间内放射性污染，下列说法可行的是(　　　　) A．加热使放射性物质分解．加热使放射性物质分解 B．开窗通风．开窗通风 C．中和放射性物质．中和放射性物质 D．不使用放射性超标材料．不使用放射性超标材料变变 式式迁迁 移移 情景切入情景切入 课前导读课前导读 知识解惑知识解惑 栏栏目目链链接接 解解析析：：在在生生活活中中要要尽尽可可能能地地远远离离放放射射源源，，故故最最好好的的办办法法是是不不使使用用具具有有放放射射性性物物质质的的建建材材，，或或使使氡氡气气尽尽快快离离开开房房间间，，开开窗窗通通风风不不失失为为一一个个好办法，故选好办法，故选B、、D. 答案：答案：BD。