新步步高高二物理人教選修 放射性的應(yīng)用與防護(hù)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1盧瑟福在實驗中發(fā)現(xiàn)，往容器中通入氮氣后，在盧瑟福在實驗中發(fā)現(xiàn)，往容器中通入氮氣后，在熒光屏上出現(xiàn)了閃光，這表明，有一種新的能量熒光屏上出現(xiàn)了閃光，這表明，有一種新的能量比比粒子大的粒子穿過鋁箔，撞擊在屏上，這種粒子大的粒子穿過鋁箔，撞擊在屏上，這種粒子肯定是在粒子肯定是在粒子擊中某個氮核而使該核發(fā)生變粒子擊中某個氮核而使該核發(fā)生變化時放出的。這樣，盧瑟福通過人工方法實現(xiàn)了原化時放出的。這樣，盧瑟福通過人工方法實現(xiàn)了原子核的轉(zhuǎn)變，人類第一次打開了原子核的大門子核的轉(zhuǎn)變，人類第一次打開了原子核的大門。 一、核反應(yīng)一、核反應(yīng)粒子粒子鋁鋁箔箔熒熒光光屏屏氮氣氮氣顯微鏡顯微鏡第1頁/共30頁 為

2、了認(rèn)定新粒子，把新粒子引進(jìn)電場和磁為了認(rèn)定新粒子，把新粒子引進(jìn)電場和磁場，測出了它的質(zhì)量和電量，確認(rèn)與氫核場，測出了它的質(zhì)量和電量，確認(rèn)與氫核相同：帶相同：帶有一個單位的正電量，質(zhì)量是電有一個單位的正電量，質(zhì)量是電子質(zhì)量的子質(zhì)量的1800 多倍。盧瑟福把它叫做質(zhì)子多倍。盧瑟福把它叫做質(zhì)子質(zhì)子的符號是質(zhì)子的符號是 H 或或 P在在云室里做盧瑟福實驗，還可以根據(jù)徑跡云室里做盧瑟福實驗，還可以根據(jù)徑跡了解整個人工轉(zhuǎn)變的過程英國物理學(xué)家了解整個人工轉(zhuǎn)變的過程英國物理學(xué)家布拉凱特在所拍攝的布拉凱特在所拍攝的兩萬多張照片兩萬多張照片的的40多多萬萬條條粒子徑跡中，發(fā)現(xiàn)了粒子徑跡中，發(fā)現(xiàn)了條條產(chǎn)生分叉的產(chǎn)生

3、分叉的記錄記錄 第2頁/共30頁分分叉情況表明，叉情況表明，粒子擊中氮核后粒子擊中氮核后，生成一個新核，同時放出質(zhì)子。，生成一個新核，同時放出質(zhì)子。新核的電量較大速度較慢，徑跡短新核的電量較大速度較慢，徑跡短而粗；質(zhì)子速度大，電量小，故徑而粗；質(zhì)子速度大，電量小，故徑跡細(xì)而長跡細(xì)而長根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可以寫出這個發(fā)恒和電荷數(shù)守恒，可以寫出這個發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程并得知氮核放現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程并得知氮核放出質(zhì)子后變成了氧核出質(zhì)子后變成了氧核 第3頁/共30頁用用粒子、質(zhì)子、中子等去轟擊其它元素的原子粒子、質(zhì)子、中子等去轟擊其它元素的原子核，也都產(chǎn)生類似的轉(zhuǎn)變

4、，并產(chǎn)生質(zhì)子，說明核，也都產(chǎn)生類似的轉(zhuǎn)變，并產(chǎn)生質(zhì)子，說明質(zhì)子是各種原子核里都有的成分，質(zhì)子是人類質(zhì)子是各種原子核里都有的成分，質(zhì)子是人類繼電子、光子后發(fā)現(xiàn)的第三個基本粒子。繼電子、光子后發(fā)現(xiàn)的第三個基本粒子。HOHeN1117842147原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，的過程，-核反應(yīng)核反應(yīng)在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒第4頁/共30頁HOHeN1117842147核反應(yīng)：核反應(yīng)：原子核在其他粒子的轟擊原子核在其他粒子的轟擊 下產(chǎn)生新原子核的過程。下產(chǎn)生新原子核的過程。注意：注意：核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒核反

5、應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒核反應(yīng)是原子核的變化，化學(xué)核反應(yīng)是原子核的變化，化學(xué) 反應(yīng)是核外電子的變化反應(yīng)是核外電子的變化第5頁/共30頁nPAlHe103015271342二、人工放射性同位素二、人工放射性同位素1934年，約里奧年，約里奧居里和伊麗芙居里和伊麗芙居里居里 發(fā)現(xiàn)經(jīng)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過過粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷P3015反應(yīng)生成物反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界是磷的一種同位素，自然界沒有天然的沒有天然的 ，它是通過核反應(yīng)生成的，它是通過核反應(yīng)生成的人工放射性同位素。人工放射性同位素。P3015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

6、射性同位素第6頁/共30頁與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：1、放射強(qiáng)度容易控制、放射強(qiáng)度容易控制2、可以制成各種需要的形狀、可以制成各種需要的形狀3、半衰期更短、半衰期更短4、放射性廢料容易處理、放射性廢料容易處理第7頁/共30頁（1）利用它的射線）利用它的射線三、放射性同位素的應(yīng)用三、放射性同位素的應(yīng)用A、由于、由于射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來射線檢查金射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫射線探射線探傷儀傷儀B、利用射線的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度密度的關(guān)系，、利用射線的穿透本領(lǐng)與物

7、質(zhì)厚度密度的關(guān)系，來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實現(xiàn)自動控制，從而實現(xiàn)自動控制C、利用射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，、利用射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電以消除化纖、紡織品上的靜電D、利用射線照射植物，引起植物變異而培育良、利用射線照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病等種，也可以利用它殺菌、治病等第8頁/共30頁射線探傷儀射線探傷儀 鈷鈷60第9頁/共30頁第10頁/共30頁利用鈷利用鈷6060的的射線治療癌癥（放療）射線治療癌癥（放療）第11頁/共30頁食物保鮮（延緩發(fā)芽，

8、生長，長期保存）食物保鮮（延緩發(fā)芽，生長，長期保存）棉花育棉花育種種食品保食品保鮮鮮糧食保糧食保存存第12頁/共30頁（2）作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研）作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等究等. 棉花在結(jié)桃、開花的時候需要較多的磷肥棉花在結(jié)桃、開花的時候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收但是，什么時候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)但是，什么時候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長時間、磷在作物體內(nèi)的分布情況等能存留多長時間、磷在作物體內(nèi)的分布情況等，用通常的方法很難研究如果用磷的放射性，用通常的方法很難研究如果用磷的放射性同位素

9、制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時間用探測器測量棉株各部位的放射性強(qiáng)度定時間用探測器測量棉株各部位的放射性強(qiáng)度，上面的問題就很容易解決，上面的問題就很容易解決第13頁/共30頁 人體甲狀腺的工作需要碘碘被吸收后會人體甲狀腺的工作需要碘碘被吸收后會聚集在甲狀腺內(nèi)給人注射碘的放射性同位聚集在甲狀腺內(nèi)給人注射碘的放射性同位素碘素碘131，然后定時用探測器測量甲狀腺及鄰，然后定時用探測器測量甲狀腺及鄰近組織的放射強(qiáng)度，有助于診斷甲狀腺的器近組織的放射強(qiáng)度，有助于診斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾病質(zhì)性和功能性疾病第14頁/共30頁檢漏、研究機(jī)件磨損檢漏、研究機(jī)件磨

10、損、診斷疾病、分析生、診斷疾病、分析生物分子結(jié)構(gòu)等。物分子結(jié)構(gòu)等。第15頁/共30頁 原子彈爆炸、核電站泄露會產(chǎn)生嚴(yán)重的污原子彈爆炸、核電站泄露會產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，在利用放射性同位素給病人做染，在利用放射性同位素給病人做“放療放療”時，如果放射性的劑量過大，皮膚和肉就會時，如果放射性的劑量過大，皮膚和肉就會潰爛不愈，導(dǎo)致病人因放射性損害而死去。潰爛不愈，導(dǎo)致病人因放射性損害而死去。有些礦石中含有過量的放射性物質(zhì)，如果不有些礦石中含有過量的放射性物質(zhì)，如果不注意也會對人體造成巨大的危害。注意也會對人體造成巨大的危害。 四、輻射與安全四、輻射與安全第16頁/共30頁過量的放射性會對環(huán)境造成污染，對人

11、類和過量的放射性會對環(huán)境造成污染，對人類和自然界產(chǎn)生破壞作用自然界產(chǎn)生破壞作用 20 20世紀(jì)人們在毫無防世紀(jì)人們在毫無防備的情況下研究放射備的情況下研究放射性性遭原子彈炸后的廣島遭原子彈炸后的廣島第17頁/共30頁為了防止有害的放射線對人類和自然的破壞為了防止有害的放射線對人類和自然的破壞，人們采取了有效的防范措施：，人們采取了有效的防范措施：檢測輻射裝置檢測輻射裝置全全身身污污染染檢檢測測儀儀輻射檢測系輻射檢測系統(tǒng)統(tǒng)輻射源的存輻射源的存放放鈾鈾第18頁/共30頁（1 1）在核電站的核反應(yīng)）在核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來防堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄止放射線的外泄（2 2）用過

12、的核廢料要放）用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)，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識，盡可能遠(yuǎn)離放射意識，盡可能遠(yuǎn)離放射源源放射性的防護(hù)放射性的防護(hù)第19頁/共30頁核反應(yīng)堆外層的厚厚的水泥建筑核反應(yīng)堆外層的厚厚的水泥建筑第20頁/共30頁防防護(hù)護(hù)操作放射性物質(zhì)的設(shè)備操作放射性物質(zhì)的設(shè)備在防護(hù)狀態(tài)下操作放射性物質(zhì)在防護(hù)狀態(tài)下操作放射性物質(zhì)第21頁/共30頁 1930年，德國科學(xué)家玻特和貝克用年，德國科學(xué)家玻特和貝克用粒粒子轟擊輕元素鈹核，發(fā)現(xiàn)并未發(fā)射出質(zhì)子子轟擊輕元素鈹核，發(fā)現(xiàn)并未發(fā)射出質(zhì)子，而放出了一種新的射線這種射線幾乎，而

13、放出了一種新的射線這種射線幾乎不能使氣體電離，在電場和磁場中也不發(fā)不能使氣體電離，在電場和磁場中也不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是不帶電的，射線的貫穿能力強(qiáng)生偏轉(zhuǎn)，是不帶電的，射線的貫穿能力強(qiáng)，他們認(rèn)為這是，他們認(rèn)為這是射線經(jīng)檢測，射線的射線經(jīng)檢測，射線的能量在能量在10eV左右，遠(yuǎn)大于天然放射物質(zhì)左右，遠(yuǎn)大于天然放射物質(zhì)衰變時發(fā)出的衰變時發(fā)出的射線的能量射線的能量第22頁/共30頁 1931年，約里奧夫婦重復(fù)了玻特和貝克的實驗，并年，約里奧夫婦重復(fù)了玻特和貝克的實驗，并用這種未知射線去轟擊石蠟。用這種未知射線去轟擊石蠟。 結(jié)果竟從中打出能量約結(jié)果竟從中打出能量約5.7 MeV的質(zhì)子這是異常的質(zhì)子這是異常驚人的

14、新發(fā)現(xiàn)，因為其行為完全不同于驚人的新發(fā)現(xiàn)，因為其行為完全不同于射線，射線，射線射線只能打出電子而打不出質(zhì)子，只能打出電子而打不出質(zhì)子，光子的質(zhì)量近乎，電光子的質(zhì)量近乎，電子也很輕，光子撞擊電子，使它動起來是合乎常理的子也很輕，光子撞擊電子，使它動起來是合乎常理的，但質(zhì)子質(zhì)量是電子的，但質(zhì)子質(zhì)量是電子的1800倍，一顆子彈怎么能撞動倍，一顆子彈怎么能撞動一輛汽車呢？如果認(rèn)為轟擊石蠟的射線是一輛汽車呢？如果認(rèn)為轟擊石蠟的射線是射線，那么射線，那么光子的能量應(yīng)達(dá)光子的能量應(yīng)達(dá)55 MeV，這與實際測得的射線能量，這與實際測得的射線能量10 MeV相去甚遠(yuǎn)這射線在向約里奧夫婦招手呼喊：我相去甚遠(yuǎn)這射線

15、在向約里奧夫婦招手呼喊：我不是不是射線射線！可惜的是，他們擦肩而過，無緣相識！可惜的是，他們擦肩而過，無緣相識。面對。面對55eV與與10eV的矛盾的矛盾 ，他們還是十分牽強(qiáng)地解釋，他們還是十分牽強(qiáng)地解釋為其它的原因，并于為其它的原因，并于1932年月年月11日向巴黎科學(xué)院提日向巴黎科學(xué)院提交了實驗情況和對未知射線判定為交了實驗情況和對未知射線判定為射線的結(jié)論。射線的結(jié)論。第23頁/共30頁 1932年月底，查得威克得到這一論年月底，查得威克得到這一論文，約里奧夫婦的實驗使他心跳，他認(rèn)文，約里奧夫婦的實驗使他心跳，他認(rèn)為約里奧夫婦的結(jié)論肯定有誤，違反能為約里奧夫婦的結(jié)論肯定有誤，違反能量守恒啊

16、！他敏感到這很可能是導(dǎo)師盧量守恒??！他敏感到這很可能是導(dǎo)師盧瑟福預(yù)言、自己苦苦尋找了瑟福預(yù)言、自己苦苦尋找了12年的中子年的中子。他決定用云室的方法探測射線的速度。他決定用云室的方法探測射線的速度和質(zhì)量。和質(zhì)量。第24頁/共30頁 他先測出射線的速度不到光速的十分之一他先測出射線的速度不到光速的十分之一，排除了是，排除了是射線的可能，又用彈性碰撞動量守射線的可能，又用彈性碰撞動量守恒的方法測出不帶電粒子的質(zhì)量與質(zhì)子質(zhì)量差恒的方法測出不帶電粒子的質(zhì)量與質(zhì)子質(zhì)量差不多。他還根據(jù)自旋確定不帶電的粒子不可能不多。他還根據(jù)自旋確定不帶電的粒子不可能是由質(zhì)子和電子組合而成，只能是另一種新的是由質(zhì)子和電子組

17、合而成，只能是另一種新的獨立粒子，他稱之為中子。就這樣，僅用了十獨立粒子，他稱之為中子。就這樣，僅用了十天時間，成功地證實了這種中性射線就是中子天時間，成功地證實了這種中性射線就是中子流。他當(dāng)之無愧地成為流。他當(dāng)之無愧地成為“中子之父中子之父”，并因此，并因此獲獲1935年諾貝爾物理獎。年諾貝爾物理獎。第25頁/共30頁nCHeBe101264294“機(jī)遇只偏愛有準(zhǔn)備的頭腦機(jī)遇只偏愛有準(zhǔn)備的頭腦”中子的發(fā)現(xiàn)，有重大的意義，中子不帶電，用它去中子的發(fā)現(xiàn)，有重大的意義，中子不帶電，用它去轟擊原子核，不受庫侖力的影響，是研究原子核的轟擊原子核，不受庫侖力的影響，是研究原子核的強(qiáng)有力的強(qiáng)有力的“炮彈炮彈”。在此以前，可供研究用的。在此以前，可供研究用的“炮炮彈彈”只有天然放射元素發(fā)出的只有天然放射元素發(fā)出的、三種射線，中三種射線，中子流則是穿透本領(lǐng)更大，轟擊原子核更有效的子流則是穿透本領(lǐng)更大，轟擊原子核更有效的“炮炮彈彈”，人們用它轟擊各種原子核，獲得許許多多人，人們用它轟擊各種原子核，獲得許許多多人工放射性同位素，用它轟開鈾核，實現(xiàn)了原子能的工放射性同位素，用它轟開鈾核，實現(xiàn)了原子能的利用。利用。 第26頁/共30頁問題情景問題情景：為了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的時間長為了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的時間長一些，能在長時間保持新鮮，你有什么辦法？一