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，又攜帶高能量，容易造成生物體細胞內的DNA斷裂進而引起細胞突變、造血功能缺失、癌癥等疾病。但是它可以殺死細胞，因此也可以作殺死癌細胞，以作醫(yī)療之用。1900年由法國科學家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產生。是一種高能電磁波，波長很短（0.001-0.0001nm），穿透力強，射程遠，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。由德國物理學家W.K.倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)，故又稱倫琴射線。是由x光機產生的高能電磁波。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）衰變時放出來帶負電荷的粒子。在空氣中射程短，穿透力弱。在生物體內的電離作用較γ射線、x射線強。β射線是高速運動的電子流0/-1e，貫穿能力很強，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衰變過程當中，放射性原子核通過發(fā)射電子和中微子轉變?yōu)榱硪环N核，產物中的電子就被稱為β粒子。在正β衰變中，原子核內一個質子轉變?yōu)橐粋€中子，同時釋放一個正電子，在“負β衰變”中，原子核內一個中子轉變?yōu)橐粋€質子，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生核反應，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)，使有機化合物加強活動能力，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，能使生物細胞發(fā)學生1：在高空飛行的飛機有時會留下蒸氣尾跡，因此，我們看到高空蒸氣尾跡，哪怕既沒看到飛機也沒聽到飛機的聲音，我們就能斷定飛機飛過。而飛行表演，為了增加可見度，更是有意讓表演的飛機噴出彩色的氣體。學生2：我們在觀察光的直進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，進而探測射線。學生3：射線能使熒光物質產生熒光，我們可以用涂有熒光物質的光屏的發(fā)光來探測射線。教師：學生2的方法行得通嗎？學生：理論上可行，但是，操作上做不到。因為空氣里有水汽，會導走電荷；另外，大氣里本身也存在一定量的電荷。教師：說得好。當初科學家們在探測射線問題上也是與今天的同學們一樣，根據(jù)射線的效應，提出方案—實施方案—改進方案。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習4種常用的射線探測技術。（學生看書、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，哪位同學愿意就其中一個或幾個問題談談自己的看法？學生1：計數(shù)器與計數(shù)管相連，開啟計數(shù)器電源后，揚聲器應當會發(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。學生2：若把放射源放在計數(shù)管附近，揚聲器發(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。若計數(shù)管逐漸離開放射源，射線的強度應當逐漸變弱。學生3：若在放射源與計數(shù)管間插入紙張或塑料片，射線變弱則說明有α射線；若插入金屬薄片后射線又變弱，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。（學生閱讀討論例題，歸納交流，教師總結。）教師：正是通過對射線的探測和研究，我們才開發(fā)了射線應用的廣闊領域。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。我們知道，這些射線卻給我們帶來了污染。同學們知道的射線污染事件有哪些？學生1：美國1945年向日本廣島和長崎投擲兩枚原子彈，當時就炸死約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？我們又應當如何防護？大家來一起閱讀課本。（學生看書、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，對人類和自然界產生破壞作用。20世紀人們就是在毫無防備的情況下研究放射性，一些科學家如居里夫人因射線污染嚴重傷害了自身健康。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。通過今天的學習，我希望大家對射線防護有新的認識。（三）小結教師：通過這一節(jié)的學習，同學們能不能對射線探測的方法及常用的探測射線儀器進行對比分析？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，同學們通過本節(jié)知道了哪些防護措施？三、案例評析這個教學案例的設計將要研習的內容及其滲透的方法與學生的已有經(jīng)驗和已有知識有機地結合起來，增強了學生對探測射線的方法學習的興趣，通過相關方法手段的對比，促進學生的情感體驗，有利于學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、使熒光物質產生熒光等三種現(xiàn)象來探知射線的存在其主導思想就是間接觀察，“透過現(xiàn)象看本質”，與力學中的微小形變放大、熱學中的布朗運動觀察及影視中常見的飛行表演及高空飛機飛過在機后留下的長長的“白煙”進行了有益的類比，進而引出四種常用的探測射線儀器，這是本節(jié)課的關鍵。這樣講探測水到渠成，學生思考既有具體事實為依托，又有理論分析，創(chuàng)新的余地。最后對射線的防護進行了介紹，介紹人中引用第一代研究射線的科學家如居里夫人受射線傷害的事例，讓學生了解科學的艱辛與危險，知道只有不畏艱險的人才能攀登科學的高峰。而“鑰匙鏈”的故事又讓