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_55页

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 ，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。
答案：AC
反思计数器能测出放射源在单位时间内放出射线粒子的个数，即用它可以测出放射源的
放射强度，是环境监测的有效手段。
探究二 原子核的人工转变及核反应方程
问题导引
生产和生活中所用的射线为什么都是人造放射性同位素？
提示：这是因为人造放射性同位素的放射强度容易控制，放射源形状可随意制作，更重
要的是其半衰期比天然放射性物质短得多，放射性核废料容易处理。
名师精讲
1．原子核的人工转变
(1)条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。
(2)实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与原子核碰撞，将原子核打开，而是粒子打入
原子核内部使原子核发生了转变。
(3)规律：反应前、后电荷数守恒、质量数守恒。
2．三个重要的原子核的人工转变方程
(1)卢瑟福发现质子： N＋ He―→ O＋ H。
(2)查德威克发现中子： Be＋ He―→ C＋ n。
(3)约里奥居里夫妇发现人工放射性同位素：
He＋ Al―→ P＋ n，
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P具有放射性， P―→ Si＋ e。
3．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，它不受物理和化学条件的影响。
(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。
警示(1)核反应过程一般都是不可逆的，核反应方程不能用等号连接，只能用单向箭头
表示反应方向。
(2)核反应方程遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变
化。
【例题 2】 (1)完成下列核反应方程：
A. He＋ B→ N＋________
B. He＋ Na→________＋ H
C. He＋ Be→ C＋________
D....