5.4 放射性同位素 课件（27张PPT）高中物理粤教版（2019）选择性必修 第三册第五章 原子与原子核

(共27张PPT)
第五章 原子与原子核
粤教版选择性必修三
第四节 放射性同位素
同位素：
新课导入
以下三个原子核质子数、中子数有何区别？化学、物理性质呢？
氕 氘 氚
具有相同的质子数而中子数不同的同一类原子，
它们处在元素周期表中的同一位置，因而互称同位素。
化学性质相同，物理性质不同
放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素
稳定同位素
像天然放射性元素一样发生衰变
放射性同位素
Part 01
放射性同位素的发现
约里奥-居里夫妇
(居里夫妇的女儿和女婿)
1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里发现经过α粒子轰击的铝箔中含有放射性磷
放射性同位素的发现：约里奥-居里夫妇
拿走α粒子放射源以后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子
的放射性随时间衰减的规律跟天然放射性一样，也有一定的半衰期
反应生成物 是磷的一种同位素，自然界没有天然的，它是通过核反应生成的人工放射性同位素。
用人工的方法得到放射性同位素，这是一个重要的发现。
天然放射性同位素只有六十几种，
而今人工制造的放射性同位素已达一千多种。
放射性同位素在地质、治金、石油工业，农业、医学、考古等领域得到了广泛的应用。
Part 02
放射性同位素的应用
放射性同位素的应用
1、射线的应用
(1) 工业上，常利用人工放射性同位素放出的 γ 射线的穿透本领检查金属部件是否存在砂眼、裂痕，即利用射线探伤。
γ 射线探伤示意图
放射性同位素的应用
1、射线的应用
（2）在化纤、纺织等工业生产中，由于摩擦、分离等原因，织物和纤维上常聚集有害的静电。将放射源放在容易产生静电的地方，放射性物质放出的α射线、β射线可以使空气分子电离变成导电气体，从而把聚集的静电引入地下。
放射性同位素的应用
（3）在农业方面，利用 γ 射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，经过筛选可以培育出优良品种。用 γ 射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。
棉花育种
放射性同位素的应用
（4）在医疗方面：
射线可以抑制或杀死癌细胞，因此人们常利用钴60的γ射线来治疗肺癌、食道癌等．
人体组织对射线的耐受能力是不同的，细胞分裂越快的组织，它对射线的耐受能力就越弱。像癌细胞那样，不断迅速繁殖的、无法控制的细胞组织，在射线照射下破坏得比健康细胞快。
射线还可以用于医疗器械的消毒灭菌，处理医院排出的污水，杀死各种病原体，保护环境卫生等
放射性同位素的应用
2、示踪原子的应用
（1）在农业上，把含有放射性元素（如磷32）的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律。
棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，利用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，被植物吸收，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，就可知道什么时候磷的吸收率最高、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。
放射性同位素的应用
2、示踪原子的应用
（2）在医学上，给怀疑患有甲状腺疾病的病人注射碘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；也可用示踪原子帮助确定肿瘤的部位和范围。
（4）在工业上，可利用放射性同位素来检测机件的磨损情况，以便及时更换机件。在半导体制造工艺中可利用示踪原子推测杂质在半导体内的扩散情况，以便控制掺杂过程。
（3）利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况。
放射性同位素的应用
3、半衰期的应用
在地质和考古的工作中，可利用放射性衰变的半衰期来推断地层或古代文物的年代。
利用生物体残骸中同位素碳14和碳12的含量比可推断出生物死亡的年代等。
地质学家测定岩石年龄经常使用的同位素衰变体系有铀—钍—铅、钐—钕、铷—锶、钾—氩和碳14等。
不同的放射性同位素衰变的时间常数有长有短。
比如铀—钍衰变体系的半衰期很长，适合用来测定有数亿年历史的古老岩石；碳14的半衰期只有5000多年，就被用来测定比较年轻的岩石的年龄。
根据目前岩石中铀238和铅206的含量比，由铀的半衰期估算该地层的年龄。
Part 03
射线的危害及防护
除了上述三种射线，常见的还有 X 射线和中子射线。
射线的危害及防护
如果人体长时间受到大剂量的射线照射，就会使细胞、组织、器官受到损伤，破坏人体DNA分子结构，有时甚至会引发癌变，或者造成下一代遗传上的缺陷；
过度照射时，人常常会出现头痛、四肢无力、贫血等多种症状，重者甚至死亡
射线有时是很可怕，但更可怕的是无知。
只要熟知各种射线的特点，就可以有效地避开射线对我们的危害。
射线的危害及防护
放射性防护可分成内照射防护和外照射防护
分类依据：
不再进行放射性物质的操作，已经进入体内的放射性同位素能否在体内继续产生有害影响
射线的危害及防护
1、内照射
吸入被放射性物质污染的空气；饮用被放射性物质污染的水
吃了被放射性物质污染的食物；放射性物质从皮肤、伤口进入体内
日本已完成第6次7800吨核污水排放
尽可能地隔断放射性物质进入人体的各种途径!!!
操作放射性物质的设备
在防护状态下操作放射性物质
防护
射线的危害及防护
2、外照射
只有当机体处于辐射场中时，才会引起辐射损伤，当机体离开辐射场后，就不再受照射
时间防护 尽量减少受辐射的时间
距离防护 距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，
受到的危害就越轻
屏蔽防护 在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用。铅的屏蔽作用最好
核反应堆外层的厚厚的水泥建筑
安全壳内衬钢板
秦山核电站
安全壳内衬钢板
大亚湾核电站
课堂小结
放射性同位素
放射性同位素的发现
约里奥-居里夫妇
放射性同位素的应用
射线的危害及防护
半衰期的应用
示踪原子的应用
射线的应用
外照射防护
内照射防护
射线的危害及防护
防护 举例与措施 说明
内照射防护 密封防护 把放射源密封在手套箱或特殊的容器里，
或者用特殊的方法覆盖，以防止射线泄漏
外照射防护 时间防护 尽量减少受辐射的时间
距离防护 距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，
受到的危害就越轻
屏蔽防护 在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用。铅的屏蔽作用最好
课堂练习
1、很多人都听过“点石成金”的故事，现在科学家在实验室里，用中子轰击的方法可以得到金。只是用这种方式制造金的费用高昂，只能在实验室里进行。请据此完成方程式：
2、用中子轰击氮14，会产生碳14，碳14具有 β 放射性，它放出一个β 粒子后，会衰变成什么？请写出这两个核反应方程．
课堂练习
3. (多选)有关放射性同位素的下列说法，正确的是( 　　)
A．与互为同位素
B．与其同位素有相同的化学性质
C．用制成化合物后它的半衰期变长
D．含有的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响
BD
4．关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是(　　)
A．利用射线可以改变布料的性质，使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的
B．利用γ射线的贯穿能力可以为金属探伤，也可以进行人体的透视
C．利用射线照射作物种子可使其DNA发生变异，其结果一定是更优秀的品种
D．利用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害
课堂练习
D
5. (多选)贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器．贫铀是提取铀235以后的废料，其主要成分为铀238．贫铀炸弹有很强的穿甲能力，而且铀238具有放射性，残留物可长期对环境起破坏作用而造成污染．人长期生活在该环境中会受到核辐射而易患上皮肤癌和白血病．下列结论正确的是(　 　)
A．铀238的衰变方程式为
B．和互为同位素
C．人患皮肤癌和白血病可能是因为核辐射导致了基因突变
D．贫铀炸弹的穿甲能力很强，也是因为它的放射性
课堂练习
ABC
贫铀炸弹的穿甲能力很强，是因为它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的铀合金组成，袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透力远远超过一般炸弹