课件31张PPT。第十九章 原子核 第2节 探测射线的方法 第3节放射性的应用与防护复习回顾:问题：放射线是看不见的，我们是如何探知放射线的存在的呢？3.探测射线的方法构造:
威耳逊云室主要部分是一个圆筒状容器，下部是一个可以上下移动的活塞，上盖是透明的，可以通过它来观察和拍摄粒子运动的径迹。室内由光源通过旁边的窗子照明．少量放射性物质（放射源）放在室内侧壁附近 。1．威耳逊云室实验时，先往云室里加少量的酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后使活塞迅速向下运动，室内气体由于迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态。这时如果有射线粒子从室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，这些雾滴沿射线经过的路线排列，于是就显示出了射线的径迹。 这种云室是英国物理学家威耳逊（1869～1959）在1912年发明的，故叫做威耳逊云室．阅读课本P74 图19.3－2甲、乙两图：α射线、β射线在云室中的径迹，比较两种径迹的特点，并分析其原因。a射线在云室中的径迹：直而粗
原因：a粒子质量大，不易改变方向，电离本领大，沿途产生的粒子多?射线在云室中的径迹：比较细，而且常常弯曲
原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变方向，电离本领小，沿途产生的离子少 ? 射线的电离本领很小，在云室中一般看不到它的路径。我们根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质。
把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，可以知道粒子所带电荷的正负。
根据径迹的曲率半径的大小，还可以知道粒子的动量的大小。注意：在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的是射线粒子运动的径迹，而不是射线本身。二、气泡室-----高能物理实验的最风行的探测设备 气泡室是一密闭容器，容器中盛有液体 ，例液态氢。控制气泡室内液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点，当气泡室的压强突然降低时，液体的沸点降低，因此液体过热，粒子通过液体时在他的周围就有气泡形成，如图。气泡室中带电粒子的径迹气泡室的优点：
它的空间和时间分辨率高；
工作循环周期短，本底干净、径迹清晰，可反复操作。
但也有不足之处：
那就是扫描和测量时间还嫌太长；
体积有限，而且甚为昂贵， 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3．盖革— 米勒计数器G—M计数器的特点：①G－M计数器放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性是很方便的。 ②G－M计数器只能用来计数，而不能区分射线的种类。 ③G－M计数器不适合于极快速的计数。4.放射线的应用与防护 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转变，人类第一次打开了原子核的大门。 一、核反应 为了认定新粒子，把新粒子引进电场和磁场，测出了它的质量和电量，确认与氢核相同：带有一个单位的正电量，质量是电子质量的1800 多倍。卢瑟福把它叫做质子。质子的符号是 H 或 P
在云室里做卢瑟福实验，还可以根据径迹了解整个人工转变的过程。英国物理学家布拉凯特在所拍摄的两万多张照片的40多万条α粒子径迹中，发现了８条产生分叉的记录。 分叉情况表明，α粒子击中氮核后，生成一个新核，同时放出质子。新核的电量较大速度较慢，径迹短而粗；质子速度大，电量小，故径迹细而长。根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，可以写出这个发现质子的核反应方程并得知新核放出质子后变成了氧核。 说明：
１．核反应中质量数与电荷数守恒
２．核反应是原子核的变化，化学
反应是核外电子的变化用α粒子、中子等去轰击其它元素的原子核，也都产生类似的转变，并产生质子，说明质子是各种原子核里都有的成分，质子是人类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，------------核反应二、人工放射性同位素有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素不稳定，会进行如下的衰变：说明：
1、这是人类第一次发现正电子。
2、没有特殊说明，电子均指负电子由此而荣获1935年诺贝尔化学学奖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？放射强度容易控制半衰期短，废料易处理现实应用中一般使用人工放射性同位素可制成各种所需形状（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，从而实现自动控制射线测厚装置。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
放射治疗、培育新品种、延长保质期。 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。（2）作为示踪原子：
用于工业、农业及生物研究等.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．（3）放射性污染和防护
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。 （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1930年，德国科学家玻特和贝克用α粒子轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子，而放出了一种新的射线．这种射线几乎不能使气体电离，在电场和磁场中也不发生偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强，他们认为这是γ射线．经检测，射线的能量在10ＭeV左右，远大于天然放射物质衰变时发出的γ射线的能量．科学漫话
……中子的发现1931年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用这种未知射线去轰击石蜡。
结果竟从中打出能量约5.7 MeV的质子．这是异常惊人的新发现，因为其行为完全不同于γ射线，γ射线只能打出电子而打不出质子，γ光子的质量近乎０，电子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理的，但质子质量是电子的1800倍，一颗子弹怎么能撞动一辆汽车呢？如果认为轰击石蜡的射线是γ射线，那么光子的能量应达55 MeV，这与实际测得的射线能量10 MeV相去甚远．可惜的是，面对55MeV与10eV的矛盾 ，他们还是十分牵强地解释为其它的原因，并于1932年１月11日向巴黎科学院提交了实验情况和对未知射线判定为γ射线的结论。 1932年１月底，查得威克得到这一论文，约里奥夫妇的实验使他心跳，他认为约里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦苦寻找了12年的中子。他决定用云室的方法探测射线的速度和质量。他先测出射线的速度不到光速的十分之一，排除了是γ射线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的质量与质子质量差不多。他还根据自旋确定不带电的粒子不可能是由质子和电子组合而成，只能是另一种新的独立粒子，他称之为中子。就这样，仅用了十天时间，成功地证实了这种中性射线就是中子流。他当之无愧地成为“中子之父”，并因此获1935年诺贝尔物理奖。“机遇只偏爱有准备的头脑”
中子的发现，有重大的意义，中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有力的“炮弹”。在此以前，可供研究用的“炮弹”只有天然放射元素发出的α、β、γ三种射线，中子流则是穿透本领更大，轰击原子核更有效的“炮弹”，人们用它轰击各种原子核，获得许许多多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。
