上课19.3-19.4探测射线的方法、放射性的应用与防护.

射线组成速度产生机理带电性氦核流穿透能力构成速度实质名称正强弱C/10电离能力负弱强接近C电子流中最弱极强光子C光子流He42e01复习回顾:半衰期、它表征放射性元素的原子核有一半发生衰变所需的时间。它是从大量原子核衰变中得出的统计规律，对个别的放射性原子核的衰变无实际物理意义。半衰期由原子核的内部因素决定，与外界条件及与物质的物理、化学状态无关。即使处于物理运动，化学变化中也不会影响它的半衰期。因此它是反映某种元素原子核特征的重要物理量。19.3探测射线的方法复习回顾：1、什么是原子核的衰变？2、原子核的衰变有什么样的规律原子核放出a粒子或ß粒子，由于核电荷数变了，而变成另一种原子核。1）、衰变时电荷数和质量数都守恒2）、衰变过程不可逆，所以用箭头，不用等号3）、由实验决定，不能凭空编造1、粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生云雾，过热液体会产生气泡2、使照相底片感光3、使荧光物质产生荧光射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象：一、威尔逊云室：构造：一个圆筒状容器，低部可以上下移动，上盖是透明的，内有干净空气实验时，加入少量酒精，使酒精蒸汽达到过饱和状态。利用射线的电离本领A粒子在云室中的径迹：直而清晰原因：a粒子质量大，不易改变方向，电离本领大，沿涂产生的粒子多ß粒子在云室中的径迹：二、气泡室-----高能物理实验的最风行的探测设备气泡室是由一密闭容器组成，容器中盛有工作液体三、盖革-米勒计数器一种能自动把放射微粒计数出来的仪器，利用了射线的电离本领19.4放射性的应用与防护卢瑟福在实验中发现，往容器Ｃ中通入氮气后，在荧光屏Ｓ上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比α粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在Ｓ屏上，这种粒子肯定是在α粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的人工转变，人类第一次打开了原子核的大门。一、核反应α粒子铝箔荧光屏氮气显微镜一、核反应——原子核的人工转变定义：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程，叫做核反应。14+4=17+17+2=8+1核反应同样遵循质量数守恒与电荷数守恒9+4=12+14+2=6+0中子的发现：查德威克卢瑟福发现质子人工放射性同位素和天然放射性同位素比起来有哪些优点？二、人工放射性同位素一般的人工放射性同位素都是通过核反应人工制造的。1934年，居里夫妇第一次制造出了自然界中没有的放射性同位素磷30放射强度容易控制可制成各种所需形状半衰期短，废料易处理现实应用中一般使用人工放射性同位素人工放射性同位素与天然放射性元素一样具有放射性与一定的半衰期，衰变规律相同，且化学性质与正常元素相同。eSiP0130143015磷30是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子，核衰变方程如下：用人工方法得到人工放射性同位素，这是一个很重要的发现．后来人们用质子、氘核、中子和光子轰击原子核，也得到了放射性同位素．（1）利用它的射线三、放射性同位素的应用A、由于γ射线贯穿本领强，可以用来γ射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫γ射线探伤仪．B、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等（2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等.棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收．但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究．如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就很容易解决．人体甲状腺的工作需要碘．碘被吸收后会聚集在甲状腺内．给人注射碘的放射性同位素碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的器质性和功能性疾病．食品保鲜棉花育种放射性同位素造影术粮食保存“放疗”治疗放射线测厚仪放射性的应用这些应用一般使用的都是人工放射性同位素γ射线探伤仪钴60利用钴60的γ射线治疗癌症（放疗）四、辐射与安全原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污染，在利用放射性同位素给病人做“放疗”时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害而死去。有些矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体造成巨大的危害。过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用．20世纪人们在毫无防备的情况下研究放射性遭原子弹炸后的广岛如图是《北京青年报》2001年9月6日的一则报道。为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施：检测辐射装置全身污染检测仪辐射检测系统辐射源的存放铀（1）在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄（2）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里（3）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源放射性的防护核反应堆外层的厚厚的水泥建筑防护操作放射性物质的设备在防护状态下操作放射性物质小结：1、核反应基本上可分为两大类：一是自然衰变（天然放射性衰变），二是人工转变e422349023892HThUHOHeN1117842147nCHeBe101264294（发现质子的核反应）（发现中子的核反应）2、放射性同位素的应用练习:课后P78第二题19.5核力与结合能一、核力经计算可知质子间库伦力是质子间万有引力的1035倍，原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑力是不可能的。猜想：有第三种力--核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核。库伦力（斥力）万有引力（引力）第三种力--核力（变力）库伦力万有引力2.核力是短程力。约在10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力,距离为10×10-15m时核力几乎消失，距离小于0.8×10-15m时为斥力，因此核子不会融合在一起。1.核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。3.核力具有饱和性。每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称之为核力的饱和性。特点4.核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。一、核力四种相互作用力：万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力核力弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子－质子转变的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10－18m，作用强度则比电磁力小。除核力外原子中还存在着弱相互作用力四种相互作用力：万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力长程力短程力请同学们找出元素周期表，分析随着原子序数的增大，质子数与中子数有什么关系？结论：自然界中较轻的原子核(20号以内），质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。质子数中子数理想的质子数和中子数相等的稳定原子核实际存在的原子核原因分析：核越大，核子间距离增大库仑力与核力均减少，但核力减少快增大到一定程度时，核力较少，不足以平衡库仑力时，原子核会不稳定。若增加中子，与其它核子无库仑力，但有核力，有助于原子核稳定核力是短程力，若超过其作用范围，增加中子，原子核也不稳定，所以原子序数越大越不稳定。核力一、核反应1.核反应特点。2.人工同位素二、核力有什么特点？三、为什么原子核不能无限大？小结质量数守恒、电荷数守恒用于放射性应用（1）核力是强相互作用(强力)的一种表现。（2）核力是短程力，作用范围在1.5×10-15m之内。（3）核力存在于核子之间，具有饱和性。（4）核力与电荷无关由于核力的作用范围是有限的练习：氦原子核中含有两个质子，两个质子间存在着_______，______，______三种力，他们的力的大小顺序是__________________库伦力万有引力核力核力库伦力万有引力从以下几个方面比较核反应与化学反应的相同和不同之处（1）它们分别涉及四种基本相互作用的哪一种？（2）每种反应分别改变了或重新安排了什么？练习：核反应是原子核的变化，化学反应是核外电子的变化宏观模型：相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近，运动速度越来越大，引力势能转化为动能最后撞在一起，动能变成它们的内能散失掉了。两个物体为了结合而付出了代价－－失去了一些能量，如果要把它们分开，还要重新赋予它们这份能量。微观模型：原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。由于核子间存在着强大的核力，所以原子核分解为核子或核子结合成原子核时，都伴随着巨大的能量变化．可见，当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量．这个能量叫做原子核的结合能．结合能从实验知道只有当光子能量等于或大于2.22MeV时，这个反应才会发生.相反的过程一个质子和一个中子结合成氘核，要放出2.22MeV的能量。注意：结合能不是由于核子结合成原子而具有的能量，而是为把原子分开而需要的能量结合能原子核越大，它的结合能越高,但不一定稳定，因此有意义的是它的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定.那么如何求原子核的结合能呢?爱因斯坦从相对论得出了物体能量与它的质量的关系，指出了求原子核的结合能的方法。