高中物理《放射性的應(yīng)用與防護(hù)》課件二（34張PPT）（新人教版選修3-5）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 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 盧瑟福通過人工方法實(shí)現(xiàn)了原子核的轉(zhuǎn)變 人類第一次打開了原子核的大門 一 核反應(yīng) 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)電場和磁場 測出了它的質(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)變的過程 英國物理學(xué)家布拉凱特在所拍攝的兩萬多張照片的40多萬條 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 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(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)生新原子核的過程 注意 核反應(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)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 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 自然界沒有天然的 它是通過核反應(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 射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋 所用的設(shè)備叫 射線探傷儀 B 利用射線的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度密度的關(guān)系 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(shí)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 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 長期保存 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 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 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素碘131 然后定時(shí)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 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 四 輻射與安全 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)人們在毫無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人類和自然的破壞 人們采取了有效的防范措施 檢測輻射裝置 全身污染檢測儀 輻射檢測系統(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防止放射線的外泄 2 用過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 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) 他們認(rèn)為這是 射線 經(jīng)檢測 射線的能量在10 eV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 7MeV的質(zhì)子 這是異常驚人的新發(fā)現(xiàn) 因?yàn)槠湫袨橥耆煌?射線 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 使它動起來是合乎常理的 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)55MeV 這與實(shí)際測得的射線能量10MeV相去甚遠(yuǎn) 這射線在向約里奧夫婦招手呼喊 我不是 射線 可惜的是 他們擦肩而過 無緣相識 面對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 違反能量守恒啊 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射線的速度和質(zhì)量 他先測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)之無愧地成為 中子之父 并因此獲1935年諾貝爾物理獎 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 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 用它轟開鈾核 實(shí)現(xiàn)了原子能的利用 問題情景 為了使水果 蔬菜或其它的食物能存放的時(shí)間長一些 能在長時(shí)間保持新鮮 你有什么辦法 輻射方法處理糧食 復(fù)習(xí)回顧 1 什么是原子核的衰變 2 原子核的衰變有什么樣的規(guī)律 原子核放出a粒子或 粒子 由于核電荷數(shù)變了 而變成另一種原子核 1 衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒2 衰變過程不可逆 所以用箭頭 不用等號3 由實(shí)驗(yàn)決定 不憑空編造 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全