高中物理 19-4《放射性的應(yīng)用與防護(hù)》精品課件 新人教版選修3-5

1、,第四節(jié) 放射性的應(yīng)用與防護(hù),盧瑟福在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，往容器中通入氮?dú)夂?，在熒光屏上出現(xiàn)了閃光，這表明，有一種新的能量比粒子大的粒子穿過(guò)鋁箔，撞擊在屏上，這種粒子肯定是在粒子擊中某個(gè)氮核而使該核發(fā)生變化時(shí)放出的。這樣，盧瑟福通過(guò)人工方法實(shí)現(xiàn)了原子核的轉(zhuǎn)變，人類第一次打開(kāi)了原子核的大門(mén)。,一、核反應(yīng),粒子,鋁箔,熒光屏,氮?dú)?顯微鏡,為了認(rèn)定新粒子，把新粒子引進(jìn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，測(cè)出了它的質(zhì)量和電量，確認(rèn)與氫核相同：帶有一個(gè)單位的正電量，質(zhì)量是電子質(zhì)量的1800 多倍。盧瑟福把它叫做質(zhì)子質(zhì)子的符號(hào)是 H 或 P 在云室里做盧瑟福實(shí)驗(yàn)，還可以根據(jù)徑跡了解整個(gè)人工轉(zhuǎn)變的過(guò)程英國(guó)物理學(xué)家布拉凱特在所拍攝的兩萬(wàn)多

2、張照片的40多萬(wàn)條粒子徑跡中，發(fā)現(xiàn)了條產(chǎn)生分叉的記錄,分叉情況表明，粒子擊中氮核后，生成一個(gè)新核，同時(shí)放出質(zhì)子。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，故徑跡細(xì)而長(zhǎng)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(xiě)出這個(gè)發(fā)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,用粒子、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，并產(chǎn)生質(zhì)子，說(shuō)明質(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(gè)基本粒子。,原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程，-核反應(yīng),在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒,核反應(yīng)：原子核在其他粒子的轟擊 下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程。,注意： 核反應(yīng)中質(zhì)

3、量數(shù)與電荷數(shù)守恒 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,例：,指出下列核反應(yīng)中的錯(cuò)誤并更正：,二、人工放射性同位素,1934年，約里奧居里和伊麗芙居里 發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷,反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界沒(méi)有天然的 ，它是通過(guò)核反應(yīng)生成的人工放射性同位素。,有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素,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 2、可以制成各種需要的形狀 3、半衰期更短 4、放射性廢料容易處理,（1）利用它的射線,三、放射性同位素的應(yīng)用,A、由于射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來(lái)射線檢查金屬內(nèi)部有沒(méi)有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫射線探傷儀,

4、B、利用射線的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度密度的關(guān)系，來(lái)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,C、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,D、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,射線探傷儀,鈷60,利用鈷60的射線治療癌癥（放療）,食物保鮮（延緩發(fā)芽，生長(zhǎng)，長(zhǎng)期保存）,棉花育種,食品保鮮,糧食保存,（2）作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等. 棉花在結(jié)桃、開(kāi)花的時(shí)候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收但是，什么時(shí)候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長(zhǎng)時(shí)間、磷在作物體內(nèi)的分布情況等，用通常的方法很難研究

5、如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時(shí)間用探測(cè)器測(cè)量棉株各部位的放射性強(qiáng)度，上面的問(wèn)題就很容易解決,人體甲狀腺的工作需要碘碘被吸收后會(huì)聚集在甲狀腺內(nèi)給人注射碘的放射性同位素碘131，然后定時(shí)用探測(cè)器測(cè)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質(zhì)性和功能性疾病,檢漏、研究機(jī)件磨損、診斷疾病、分析生物分子結(jié)構(gòu)等。,原子彈爆炸、核電站泄露會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，在利用放射性同位素給病人做“放療”時(shí)，如果放射性的劑量過(guò)大，皮膚和肉就會(huì)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(guò)量的放射性物質(zhì)，如果不注意也會(huì)對(duì)人體造成巨大的危害。,四、輻射與安全,過(guò)量的放射性會(huì)對(duì)環(huán)境造

6、成污染，對(duì)人類和自然界產(chǎn)生破壞作用,20世紀(jì)人們?cè)诤翢o(wú)防備的情況下研究放射性,遭原子彈炸后的廣島,為了防止有害的放射線對(duì)人類和自然的破壞，人們采取了有效的防范措施：,檢測(cè)輻射裝置,全身污染檢測(cè)儀,輻射檢測(cè)系統(tǒng),輻射源的存放,鈾,（1）在核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來(lái)防止放射線的外泄 （2）用過(guò)的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里 （3）在生活中要有防范意識(shí)，盡可能遠(yuǎn)離放射源,放射性的防護(hù),核反應(yīng)堆外層的厚厚的水泥建筑,防護(hù),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),1930年，德國(guó)科學(xué)家玻特和貝克用粒子轟擊輕元素鈹核，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

7、不能使氣體電離，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中也不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是不帶電的，射線的貫穿能力強(qiáng)，他們認(rèn)為這是射線經(jīng)檢測(cè)，射線的能量在10eV左右，遠(yuǎn)大于天然放射物質(zhì)衰變時(shí)發(fā)出的射線的能量,1931年，約里奧夫婦重復(fù)了玻特和貝克的實(shí)驗(yàn)，并用這種未知射線去轟擊石蠟。 結(jié)果竟從中打出能量約5.7 MeV的質(zhì)子這是異常驚人的新發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槠湫袨橥耆煌谏渚€，射線只能打出電子而打不出質(zhì)子，光子的質(zhì)量近乎，電子也很輕，光子撞擊電子，使它動(dòng)起來(lái)是合乎常理的，但質(zhì)子質(zhì)量是電子的1800倍，一顆子彈怎么能撞動(dòng)一輛汽車呢？如果認(rèn)為轟擊石蠟的射線是射線，那么光子的能量應(yīng)達(dá)55 MeV，這與實(shí)際測(cè)得的射線能量10 MeV相去甚遠(yuǎn)這射線在向

8、約里奧夫婦招手呼喊：我不是射線！可惜的是，他們擦肩而過(guò)，無(wú)緣相識(shí)。面對(duì)55eV與10eV的矛盾 ，他們還是十分牽強(qiáng)地解釋為其它的原因，并于1932年月11日向巴黎科學(xué)院提交了實(shí)驗(yàn)情況和對(duì)未知射線判定為射線的結(jié)論。,1932年月底，查得威克得到這一論文，約里奧夫婦的實(shí)驗(yàn)使他心跳，他認(rèn)為約里奧夫婦的結(jié)論肯定有誤，違反能量守恒??！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12年的中子。他決定用云室的方法探測(cè)射線的速度和質(zhì)量。,他先測(cè)出射線的速度不到光速的十分之一，排除了是射線的可能，又用彈性碰撞動(dòng)量守恒的方法測(cè)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是由質(zhì)子和電子組合而成，只能是另一種新的獨(dú)立粒子，他稱之為中子。就這樣，僅用了十天時(shí)間，成功地證實(shí)了這種中性射線就是中子流。他當(dāng)之無(wú)愧地成為“中子之父”，并因此獲1935年諾貝爾物理獎(jiǎng)。,“機(jī)遇只偏愛(ài)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，用它去轟擊原子核，不受庫(kù)侖力的影響，是研究原子核的強(qiáng)有力的“炮彈”。在此以前，可供研究用的“炮彈”只有天然放射元素發(fā)出的、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“炮彈”，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(kāi)鈾核，實(shí)現(xiàn)了原子能的利用。,問(wèn)題情景：,為了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的時(shí)間長(zhǎng)一些，能在長(zhǎng)時(shí)間保持