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第3节探测射线的方法第4节放射性的应用与防护1．了解探测射线的几种方法，熟悉探测射线的几种仪器。
2．知道核反应及其遵循的规律，会书写核反应方程。
3．知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。
4．了解放射性同位素在科学与生产领域的应用，了解辐射过量的危害。
一、探测射线的方法探测器材的设计思路：放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和蒸气会产生□01雾滴，过热液体会产生气泡。
射线中的粒子会使照相乳胶感光。
射线中的粒子会使□02荧光物质产生荧光。
1．威耳逊云室其结构为一个圆筒状容器，上盖透明，底部可以上下移动，相当于□03活塞。
实验时先往容器内加入少量酒精，使容器内充满酒精的饱和蒸气，然后迅速下拉活塞，气体迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到□04过饱和状态。
粒子穿过该空间时，沿途使气体分子□05电离，过饱和蒸气就会以这些离子为核心□06凝成雾滴，于是显示出射线的径迹。
2．气泡室与云室原理类似，只是容器里装的是液体，并控制里面液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点。
当气泡室内的□07压强突然降低时，液体的□08沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它周围就有□09气泡形成，显示出粒子的径迹。
3．盖革－米勒计数器它的主要部分是盖革－米勒计数管，外面是玻璃管，里面有一个接在电源负极上的□10导电圆筒，□11金属丝，里面充入□12惰性气体以及少量□13酒精或溴蒸气。
当射线进入管内时，会使管内气体□14电离，产生的□15电子在电场中加速，再与管内气体分子碰撞，又使气体电离，产生电子……一个粒子进入玻璃管内就会产生大量的电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，电路中形成一次脉冲□16放电，电子仪器把脉冲次数记录下来。
二、核反应1．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生□01新原子核的过程。
2．原子核的人工转变(1)1919年□02卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子。
高中物理第十九章原子核第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护课堂探究学案新人教版选修3第四节放射性的应用与防护课堂探究探究一探测射线的方法和仪器问题导引放射性射线实际上都是微观粒子流，用肉眼是看不见的，但可根据射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知射线的存在，那么这些射线有什么特性呢？提示：使流体电离、底片感光、荧光物质发出荧光。
名师精讲1、方法探测射线的方法主要是利用放射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：(1)使气体电离，这些离子可使饱和蒸气产生云雾或使过热液体产生气泡；(2)使照相底片感光；(3)使荧光物质产生荧光。
2、仪器(1)威耳逊云室：构造：主要部分是一个塑料或玻璃制成的容器，它的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的运动径迹，云室里面有干净的空气。
如图所示。
(2)气泡室：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢。
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。
当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它的周围就有气泡形成，从而显示粒子径迹。
(3)盖革米勒计数管，里面是一个接在电源负极的导电圆筒，筒的中间有一条接正极的金属丝。
管中装有低压的惰性气体和少量的酒精蒸气或溴蒸气，如图所示。
警示气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢，而云室里装的是气体。
【例题1】用盖革—米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线。
10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是( )A、放射源射出的是α射线B、放射源射出的是β射线C、这种放射性元素的半衰期是5天D、这种放射性元素的半衰期是2、5天解析：因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的α射线，选项A正确，B错误；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的，由半衰期公式知，已经过了两个半衰期，故半衰期是5天。
第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护学习目标知识导图知识点1 探测射线的基本方法探测射线的原理利用射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在。
(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__。
知识点2 几种常用的探测器1．威尔逊云室(1)结构见教材。
(2)工作原理：粒子从室内气体中飞过，就会使沿途的气体分子__电离__产生离子，过饱和汽便以这些离子为核心凝成__一条雾滴__，于是显示出射线的径迹。
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，还可以知道粒子所带电荷的__正负__。
2．气泡室(1)原理：当高能粒子穿过室内__过热__液体时，形成一串__气泡__而显示粒子行迹。
(2)作用：可以分析粒子的带电、动量、能量等情况。
3．盖革—米勒计数器(1)结构见课本(2)原理：当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体__电离__，产生的电子在电场中被加速，能量0越来越大，电子跟管中的气体分子__碰撞__时，又使气体分子电离，产生__电子__……这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量__电子__。
这些电子到达阳极，阳离子到达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电__次数__记录下来。
(3)特点：检测射线十分方便，但只能用来__计数__，不能区分射线的种类。
此外如果同时有大量粒子或两个粒子射来的间隔时间小于200μsG －M 计数器也不能区分它们。
知识点3 核反应1．定义原子核在其他粒子的__轰击下__产生新原子核的过程，称为核反应。
2．原子核的人工转变(1)1919年，卢瑟福第一次实现了原子核的人工转变并发现了质子，核反应方程是147N ＋42He ―→__17 8O__＋11H 。
(2)查德威克发现了中子，核反应方程是94Be ＋42He ―→__12 6C__＋10n 。
1 3.探测射线的方法
4.放射性的应用与防护
课前预习
情景导入
1.放射线中的粒子经过照相底片上的乳胶时，使乳胶中的溴化银分解，经显影后，就有一连串的黑点显示出粒子的径迹，这些径迹可用显微镜来进行观察与测量，根据径迹的长短和形状，可以判断粒子的能量、性质和种类，由于乳胶的密度较大，所以粒子在乳胶中的射程约为在空气中的千分之一，因此容易看到径迹的全部.这利用了放射线的什么性质？ 简答：放射线能够使荧光物质产生荧光，使照相底片感光.
2.1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子(e 0
1).更意外的是，拿走α放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期.原来，铝核被α粒子击中后发生了下面的反应：n P H Al 103015422713+→+.反应生成物P 3015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：e Si P 0130143015+→.正电子与电子相比，有什么特点？
简答：正电子的质量跟电子相同，所带电荷与电子相反，为一个单位的正电荷. 知识预览
一、射线的效应：
1.使气体___________，这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡； 答案：电离
2.使照相底片___________；
答案：感光
3.使荧光物质产生___________.
答案：荧光
二、具有放射性的同位素就叫做___________.
答案：放射性同位素
三、对放射性同位素的应用主要有：利用它的___________，作为___________. 答案：射线 示踪原子。
第三节探测射线的方法第四节放射性的应用与防护课堂探究探究一探测射线的方法和仪器问题导引放射性射线实际上都是微观粒子流，用肉眼是看不见的，但可根据射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知射线的存在，那么这些射线有什么特性呢？提示：使流体电离、底片感光、荧光物质发出荧光。
名师精讲1．方法探测射线的方法主要是利用放射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：(1)使气体电离，这些离子可使饱和蒸气产生云雾或使过热液体产生气泡；(2)使照相底片感光；(3)使荧光物质产生荧光。
2．仪器(1)威耳逊云室：构造：主要部分是一个塑料或玻璃制成的容器，它的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的运动径迹，云室里面有干净的空气。
如图所示。
(2)气泡室：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢。
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。
当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它的周围就有气泡形成，从而显示粒子径迹。
(3)盖革—米勒计数器：构造：主要部分是盖革—米勒计数管，里面是一个接在电源负极的导电圆筒，筒的中间有一条接正极的金属丝。
管中装有低压的惰性气体和少量的酒精蒸气或溴蒸气，如图所示。
警示气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢，而云室里装的是气体。
【例题1】用盖革—米勒计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线。
10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是( ) A．放射源射出的是α射线B．放射源射出的是β射线C．这种放射性元素的半衰期是5天D．这种放射性元素的半衰期是2.5天解析：因厚纸板能挡住这种射线，可知这种射线是穿透能力最差的α射线，选项A正确，B错误；因放射性元素原子核个数与单位时间内衰变的次数成正比，10天后测出放射强度为原来的14，说明10天后放射性元素的原子核个数只有原来的14，由半衰期公式知，已经过了两个半衰期，故半衰期是5天。
选修3・5 •人教版第十九章原子核第三节探测射线的方肉第8节放射性的应用与防护E ＞知识导图1一课前预习2—课■探究3—•素养提升4—课堂达标5一课时作业探测射线的原理利用射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在。
(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。
探测射线的基本方法知识点2亶显環調蘊矚1.威尔逊云室(1)结构见教材。
(2)工作原理：粒子从室内气体中飞过，就会使沿途的气体分子电离产生离子，过饱和汽便以这些离子为核心凝成一条雾滴，于是显示出射线的径迹。
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，还可以知道粒子所带电荷的2.气泡室(1)原理：当高能粒子穿过室内过热液体时,形成一串气泡而显示粒子行迹。
(2)作用：可以分析粒子的带电、动量、能量等情况。
3.盖革-米勒计数器(1)结构见课本(2)原理:场中被加速，能量0越来越大，电子跟管中的气体分子碰撞时,又使气体分子电离，产生电子……这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子。
这些电子到达阳极，阳离子到达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电卫数—记录下来。
(3)特点：检测射线十分方便，但只能用来计数，不能区分射线的种类。
此外如果同时有大量粒子或两个粒子射来的间隔时间小于200ps G-M计数器也不能区分它们。
当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离,产生的电子在电1.定义原子核在其他粒子的飞圭丁―产生新原子核的过程，称为核反应。
2.原子核的人工转变(1)1919年，卢瑟福第一次实现了原子核的人工转变并发现了质子，核反应方程是焉N+?He --»%。
+}Ho(2)查德威克发现了中子，核反应方程是:Be+扌He—+jn o3.遵循规律质量数守恒, 电荷数守恒。
1.放射性同位素的定义有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
2.人工放射性同位素的发现(1)1934年,约里奥•居里夫妇发现经过«粒子轰击的铝片中含有放射性磷罷P。
⑵发现磷同位素的方程：纟He+召A1—- —o3.放射性同位素的应用(1)利用射线：利用。
射线具有很强的电离作用,消除有害静电；利用卩射线很强的贯穿本领,工业用来(2)作示踪原子：同位素具有相同的化学性质, 可用放射性同位素代非放射性同位素做示踪原子。
4.放射性的污染和防护(1)放射性污染过量的放射会对造成污染，对人类和自然界产生破坏作用。
(2)防护辐射防护的基本方法有时间防护、距离、屏蔽防护。
要防止放射性物质对水源、空气、用具、工作场所的污染,要防止射线过多地长时间照射人体。
预习反馈『判一判』(1)威尔逊云室可以显示。
粒子和"粒子的径迹。
(V )(2)GM计数器非常灵敏，不仅可以计数，还可以区分射线的种类。
(X )(3)在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒。
(7 )(4)放射性同位素P,即可以通过核反应人工获得，也可以从自然界中获得。
(5)利用圍线照射种子，可以培育出优良品种。
(6)任何放射性物质都可以作为示踪原子使用。
以下是物理学史上3个著名的核反应方程x+lLif2y y++X^O y+：Befz+%C 兀、y和Z是3种不同的粒子，其中z是A. a粒子B.质子C.中子D.电子解析：设兀、y> Z的电荷数分别为么、Zy、Z z,质量数分别为生、A y. A zO 由前两个核反应方程中的电荷数守恒，Z「3 = 2Zy, = 2严、可得Z厂2;质量数守恒比+ 7 = 24『，A j + 14=A x + 17,可得心=4;由第三个核反应方程中的电荷数守恒2 + 4 = Z z + 6,得Z厂0,质量数守恒4 + 9乞+ 12, A厂1。
史窖是电荷数为零，质量数为1的粒子，也就是中子，C正确。
放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用。
—放大器探测器』w I" /经照射未经照射射线测厚装置射线的照射能延长草莓的保质期期。
(1)能用。
射线来测量金属板的厚度吗？(2妙射线照射食品延长保存期的原理是什么？提示：⑴不能(2)用y射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存探究一探测射线的方法和仪器右图为0粒子和0粒子在威尔逊云室中的径迹示意 图。
⑴如何根据径迹的情况，分析判断粒子的性质？ (2)如何判断粒子所带电荷的正负？ 提示：(1)疣粒子质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向, 线；"粒子质量小，原气体碰撞易改变方向，故轨迹常常弯曲。
(2)根据轨迹的弯曲方向来判断带电的性质。
甲a 粒子 乙0粒子 轨迹为直G归纳总结:•:-Ili ni\ zong jie •1.威尔逊云室原理：实验时先往云室里加入少量的酒精，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。
这时让射线粒子从室内的气体中飞过，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线排列，于是就显示出了射线的径迹，可用照相机拍摄下其运动的径迹进行观察分析。
2.气泡室(1)原理：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，控制气泡室内液体的温度和压强，使室内温度略低于液体的沸点。
当气泡室内压强突然降低Ill时，液体的沸点变低，使液体过热，此时让射线粒子射入室内，粒子周围就有气泡形成。
用照相机拍摄出径迹照片，根据照片上记录的情况，可以分析粒子的性质。
(2)气泡室和云室的比较：气泡室的工作原理与云室相类似，云室内装有气体，而气泡室内装的是液体。
相同之处在于都可以形成射线粒子的运动径迹，通过研究径迹，研究射线的性质。
3.盖革一米勒计数器(1)原理：在金属丝和圆筒间加上一定的电压，这个电压稍低于管内气体的电离电压，当111某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生电子......................... 这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在外电路中产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来。
(2)优缺点优点：放大倍数很大，非常灵敏，用它检测射线十分方便。
缺点：a•不同射线产生的脉冲现象相同，只能用来计数，不能区分射线种类。
b•如果同时有大量粒子或两个粒子射来的时间间隔小于200“s,则计数歸能区分它们。
(2)G - M计数器区分粒子方面：G - M计数器不能区分时间间隔小于200“s 的两个粒子。
Q 典例剖析［:.iiin li pun .xi •'（多选）下列关于放射线的探测说法正确的是 气泡室探测射线的原理与云室探测射线的原理类似 由气泡室内射线径迹不能分析粒子的带电、动量、能量等情况 盖革-米勒计数器探测射线的原理中也利用射线的电离本领 盖革-米勒计数器不仅能计数，还能用来分析射线的性质 解题指导：认真阅读教材，掌握探测三种射线的方法与实验原理。
A. B. C. D.(AC)解析：气泡室探测射线原理与云室类似，不同的是气泡室中是在射线经过时产生气泡来显示射线径迹的，故A选项正确；由气泡室内径迹中气泡的多少及径迹在磁场中的弯曲方向等，可分析射线的带电、动量、能量等情况，故B 选项不正确；盖革一米勒计数器利用射线电离作用，产生电脉冲进而计数，所以C选项正确；由于对于不同射线产生的脉冲现象相同，因此计数器只能用来计数，不能区分射线的种类，所以D选项错误。
〔对点训练z〕现代建筑使用的花岗岩石材和家庭装修使用的花岗岩板材中也存在不同程度的放射性，某同学要测定附近建筑材料厂生产的花岗岩板材的放射性辐射是否超标，他选用哪种仪器较好（C ）A.威耳逊云室B.气泡室C.盖革-米勒计数器D.以上三种效果都很好解析：花岗岩板材的放射性都比较弱，用云室、气泡室很难测出，而计数器非常灵敏，用它检测射线十分方便。
探究二原子核的人工转变和核反应方程丫思考讨论::% 2从 i kao lad Inn如图所示为。
粒子轰击氮原子核示意图粒子透过铝箔的结果(1)。
粒子恰被铝箔吸收荧光屏看不到闪光I 无闪光加有闪光 (2)充入氮气后，荧光屏上看到闪光, 一定是粒子击中氮核后产生的新 M显微镜 荧光屏(1)充入氮气前荧光屏上看不到闪光，充入氮气后荧光屏上看到了闪光，说明了什么问题?(2)原子核的人工转变与原子核的衰变有什么相同规律?提示：⑴产生了新粒子(2)质量数与电荷数都守恒，动量守恒归纳总结Aiii nii zong jic •1.核反应的条件用d粒子、质子、中子，甚至用V光子轰击原子核使原子核发生转变。
2.核反应的实质用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变。
3.原子核人工转变的三大发现(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应:(2)1932年查德威克发现中子的核反应：:Be+扫e—^C+Jn(3)1934年约里奥一居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应：召A1+?He—^P+Jn；翟P—f器Si+；e4.人工转变核反应与衰变的比较(1)不同点：原子核的人工转变，是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理化学条件的影响。
(2)相同点：人工转变与衰变过程一样，在发生过程中质量数与电荷数都守恒，反应前后粒子总动量守恒。
1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的钳元素的同位素2%Pt,制取过程如下:(1)用质子轰击披靶:Be 产生快中子；⑵用快中子轰击汞$嘛Hg,反应过程可能有三种：①生成2%Pt,放出氨原子 核；②生成2關Pt,放出质子和中子；③生成的2關Pt 发生两次衰变，变成稳定的原子核汞2陽Hg,写出上述核反应方程。
丄^典例剖析［:.解题指导：此题只要严格按照写核反应方程的原则进行，一般是不会出错的，写核反应方程的原则是：（1）质量数守恒和电荷数守恒；（2）中间用箭头，不能写成等号。
因两端仅仅是质量数守恒，没有体现质量相等；也不能仅画一横线，因箭头的方向还表示反应进行的方向；（3）能量守恒，但中学阶段不作要求；（4）核反应必须是实验能够发生的，不能毫无根据地写未经实验证实的核反应方程。
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，算出新生核的电荷数和质量数，然后写出上述核反应方程如下：(1)：Be+；H—|B+on(2)① 2嘛Hg+Jn —>2(^Pt+多He®2UHg+Jn—2(^Pt+2}H+；n③理巩―眾2%A U__2(S)Hg+-?e（江西九江一中2015〜2016学年高二下学期期中）下面列出 的是一些核反应方程：翟P-器Si+X, :Be+fH-宾B+Y,扌He+扌He-釘+Z 。
