射線的種類及特性

PAGEPAGE6射線的種類及特性

伽馬射線伽馬射線，或γ射線是原子衰變裂解時放出的射線之一。此種電磁波波長很短，穿透力很強(qiáng)，又?jǐn)y帶高能量，容易造成生物體細(xì)胞內(nèi)的DNA斷裂進(jìn)而引起細(xì)胞突變、造血功能缺失、癌癥等疾病。但是它可以殺死細(xì)胞，因此也可以作殺死癌細(xì)胞，以作醫(yī)療之用。1900年由法國科學(xué)家P.V.維拉德（PaulUlrichVillard）發(fā)現(xiàn)，將含鐳的氯化鋇通過陰極射線，從照片記錄上看到輻射穿過0.2毫米的鉛箔，拉塞福稱這一貫穿力非常強(qiáng)的輻射為γ射線，是繼α、β射線后發(fā)現(xiàn)的第三種原子核射線。1.γ射線波長短于0.2埃的電磁波。由放射性同位素如60Co或137Cs產(chǎn)生。是一種高能電磁波，波長很短（0.001-0.0001nm），穿透力強(qiáng)，射程遠(yuǎn)，一次可照射很多材料，而且劑量比較均勻，危險性大，必須屏蔽（幾個cm的鉛板或幾米厚的混凝土墻）。2.X射線波長介于紫外線和γ射線間的電磁輻射。由德國物理學(xué)家W.K.倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)，故又稱倫琴射線。是由x光機(jī)產(chǎn)生的高能電磁波。波長比γ射線長，射程略近，穿透力不及γ射線。有危險，應(yīng)屏蔽（幾毫米鉛板）。3.β射線由放射性同位素（如32P、35S等）衰變時放出來帶負(fù)電荷的粒子。在空氣中射程短，穿透力弱。在生物體內(nèi)的電離作用較γ射線、x射線強(qiáng)。β射線是高速運(yùn)動的電子流0/-1e，貫穿能力很強(qiáng)，電離作用弱，本來物理世界里沒有左右之分的，但β射線卻有左右之分。在β衰變過程當(dāng)中，放射性原子核通過發(fā)射電子和中微子轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N核，產(chǎn)物中的電子就被稱為β粒子。在正β衰變中，原子核內(nèi)一個質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€中子，同時釋放一個正電子，在“負(fù)β衰變”中，原子核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子，同時釋放一個電子，即β粒子。4.中子不帶電的粒子流。輻射源為核反應(yīng)堆、加速器或中子發(fā)生器，在原子核受到外來粒子的轟擊時產(chǎn)生核反應(yīng)，從原子核里釋放出來。中子按能量大小分為：快中子、慢中子和熱中子。中子電離密度大，常常引起大的突變。目前輻射育種中，應(yīng)用較多的是熱中子和快中子。5.紫外光或者紫外線，是一種穿透力很弱的非電離輻射。核酸吸收一定波長的紫外光能量后，呈激發(fā)態(tài)，使有機(jī)化合物加強(qiáng)活動能力，從而引起變異?？捎脕硖幚砦⑸锖椭参锏幕ǚ哿?。6.激光二十世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的一種新光源。激光也是一種電磁波。波長較長，能量較低。由于它方向性好，僅0.1°左右偏差，單位面積上亮度高，單色性好，能使生物細(xì)胞發(fā)學(xué)生1：在高空飛行的飛機(jī)有時會留下蒸氣尾跡，因此，我們看到高空蒸氣尾跡，哪怕既沒看到飛機(jī)也沒聽到飛機(jī)的聲音，我們就能斷定飛機(jī)飛過。而飛行表演，為了增加可見度，更是有意讓表演的飛機(jī)噴出彩色的氣體。學(xué)生2：我們在觀察光的直進(jìn)和光的反射和折射現(xiàn)象時，在光的觀察區(qū)域噴煙或在水中灑些粉筆屑。學(xué)生3：我們用在油中懸浮的發(fā)屑在電場的分布來感知電場本身的分布情況；我們用一系列小磁針在磁場的分布來感知磁場本身的分布情況。教師：說得好！那么這些方法對我們探測射線，有哪些可以借鑒？學(xué)生1：射線能使照相底片感光、我們可以通過底片的曝光情況來探測射線。學(xué)生2：射線能使氣體電離，我們可以用驗電器或已充電的電容器來探知是否有氣體電離，進(jìn)而探測射線。學(xué)生3：射線能使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光，我們可以用涂有熒光物質(zhì)的光屏的發(fā)光來探測射線。教師：學(xué)生2的方法行得通嗎？學(xué)生：理論上可行，但是，操作上做不到。因為空氣里有水汽，會導(dǎo)走電荷；另外，大氣里本身也存在一定量的電荷。教師：說得好。當(dāng)初科學(xué)家們在探測射線問題上也是與今天的同學(xué)們一樣，根據(jù)射線的效應(yīng)，提出方案—實施方案—改進(jìn)方案。逐步找到了探測射線的確實可行的辦法。下面我們就一起來看書學(xué)習(xí)4種常用的射線探測技術(shù)。（學(xué)生看書、并交流討論，教師巡視、答疑）教師：好！通過剛才的看書與討論，相信大家都想親眼目睹這些儀器及其探測射線的情形。下面我們就來做兩個演示。（教師介紹并演示威爾遜云室實驗；介紹蓋革計數(shù)器并由學(xué)生用它來檢測帶來的礦石、磁磚等材料的放射性情況。）教師：現(xiàn)在我們一起來完成課本P.83的演示實驗。在做實驗之前，哪位同學(xué)愿意就其中一個或幾個問題談?wù)勛约旱目捶?？學(xué)生1：計數(shù)器與計數(shù)管相連，開啟計數(shù)器電源后，揚(yáng)聲器應(yīng)當(dāng)會發(fā)聲，因為我們的實驗室地面是大理石，水槽用磁磚砌成。這些材料都有放射性。學(xué)生2：若把放射源放在計數(shù)管附近，揚(yáng)聲器發(fā)出的“卡嚓”聲的頻率更高，頻率越高說明放射源的放射性越強(qiáng)。若計數(shù)管逐漸離開放射源，射線的強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)逐漸變?nèi)酢W(xué)生3：若在放射源與計數(shù)管間插入紙張或塑料片，射線變?nèi)鮿t說明有α射線；若插入金屬薄片后射線又變?nèi)?，則說明有β射線；而γ射線則需幾厘米厚的鉛板才能擋住。教師：同學(xué)們分析的很好。下面我們就一起來演示分析。（師生共同演示實驗，分析現(xiàn)象，并引出本底輻射概念）教師：我們剛才的演示，很好地說明了P.84的例題。下面大家來討論一下這個例題，并就此歸納出三種射線的穿透本領(lǐng)。（學(xué)生閱讀討論例題，歸納交流，教師總結(jié)。）教師：正是通過對射線的探測和研究，我們才開發(fā)了射線應(yīng)用的廣闊領(lǐng)域。剛才大家親手探知礦石、磁磚都有放射性，有的放射性還很強(qiáng)。我們知道，這些射線卻給我們帶來了污染。同學(xué)們知道的射線污染事件有哪些？學(xué)生1：美國1945年向日本廣島和長崎投擲兩枚原子彈，當(dāng)時就炸死約10萬人，在以后的50多年里因放射性污染又死了許多平民。學(xué)生2：1987年前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站的核泄露造成許多人員傷亡。學(xué)生3：《北京青年報》2001年9月6日報到小小“鑰匙鏈”放倒13人事件。教師：那么，射線有哪些危害呢？我們又應(yīng)當(dāng)如何防護(hù)？大家來一起閱讀課本。（學(xué)生看書、并交流討論，教師巡視、答疑）教師：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。20世紀(jì)人們就是在毫無防備的情況下研究放射性，一些科學(xué)家如居里夫人因射線污染嚴(yán)重傷害了自身健康。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，如核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄。剛才實驗用的放射源鐳實驗后要放回鉛管，我則要用熱水、肥皂洗手。通過今天的學(xué)習(xí)，我希望大家對射線防護(hù)有新的認(rèn)識。（三）小結(jié)教師：通過這一節(jié)的學(xué)習(xí)，同學(xué)們能不能對射線探測的方法及常用的探測射線儀器進(jìn)行對比分析？你能想出新的探測法嗎？另外，為了防止射線對人體和環(huán)境造成污染，同學(xué)們通過本節(jié)知道了哪些防護(hù)措施？三、案例評析這個教學(xué)案例的設(shè)計將要研習(xí)的內(nèi)容及其滲透的方法與學(xué)生的已有經(jīng)驗和已有知識有機(jī)地結(jié)合起來，增強(qiáng)了學(xué)生對探測射線的方法學(xué)習(xí)的興趣，通過相關(guān)方法手段的對比，促進(jìn)學(xué)生的情感體驗，有利于學(xué)生形成正確的價值觀。從射線能使照相底片感光、使氣體電離、使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光等三種現(xiàn)象來探知射線的存在其主導(dǎo)思想就是間接觀察，“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”，與力學(xué)中的微小形變放大、熱學(xué)中的布朗運(yùn)動觀察及影視中常見的飛行表演及高空飛機(jī)飛過在機(jī)后留下的長長的“白煙”進(jìn)行了有益的類比，進(jìn)而引出四種常用的探測射線儀器，這是本節(jié)課的關(guān)鍵。這樣講探測水到渠成，學(xué)生思考既有具體事實為依托，又有理論分析，創(chuàng)新的余地。最后對射線的防護(hù)進(jìn)行了介紹，介紹人中引用第一代研究射線的科學(xué)家如居里夫人受射線傷害的事例，讓學(xué)生了解科學(xué)的艱辛與危險，知道只有不畏艱險的人才能攀登科學(xué)的高峰。而“鑰匙鏈”的故事又讓