放射性的应用和防护课件.ppt

1、 带电带电性性氦核流氦核流穿透穿透能力能力构成构成速度速度实质实质名称名称正正强强弱弱C/10电离电离能力能力负负弱弱强强接近接近C电子流电子流中中最弱最弱极强极强光子光子C光子流光子流He42e01复习回顾复习回顾:例：例：天然放射性元素天然放射性元素 (钍钍)经过一系列经过一系列衰变和衰变和衰变之后变成衰变之后变成 （铅）下列论（铅）下列论断中正确的是（断中正确的是（）A.铅核比钍核少铅核比钍核少24个中子个中子B.铅核比钍核少铅核比钍核少8个质子个质子C.衰变过程中共有衰变过程中共有4次次衰变和衰变和8次次衰变衰变D.衰变过程中共有衰变过程中共有6次次衰变和衰变和4次次衰变衰变Th232

2、90Pb20882BD在下列核反应方程中,X代表质子的方程是（）()()()()nHeXHDXnHCXOHeNBXPHeAlA042311021178421473015422713+1+BC半衰期、它表征放射性元素的原子核有半衰期、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。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。界条件及与物质的物理、化学状态

3、无关。即使处于物理运动，化学变化中也不会即使处于物理运动，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。素原子核特征的重要物理量。探测射线的方法探测射线的方法 阅读课本阅读课本P73P75放射性的应用与防护放射性的应用与防护问题情景：问题情景：为了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的为了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的时间长一些，能在长时间保持新鲜，你有时间长一些，能在长时间保持新鲜，你有什么办法？什么办法？辐辐射射方方法法处处理理粮粮食食复习回顾：复习回顾：1、什么是原子核的衰变？、什么是原子核的衰变？2、原子核的衰变有什么样的规律

4、、原子核的衰变有什么样的规律原子核放出原子核放出a粒子或粒子或粒子，由于核电荷粒子，由于核电荷数变了，而变成另一种原子核。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）、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）、衰变过程不可逆，所以用箭头，不用等号3）、）、由实验决定，不凭空编造由实验决定，不凭空编造HOHeN1117842147+原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，的过程，-核反应核反应在核反应中，质量数和电荷数都守恒在核反应中，质量数和电荷数都守恒核反应核反应原子核的人工转化原子核的人工转化1919年

5、卢瑟福用年卢瑟福用粒子轰击氮原子核，产生了氧的粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素和一个质子，也是发现质子的核反应过一种同位素和一个质子，也是发现质子的核反应过程程1934年，约里奥年，约里奥居里和伊丽芙居里和伊丽芙居里居里发现发现磷的磷的放射性同位素放射性同位素的过程的过程nPHeAl103015422713+人工放射性同位素人工放射性同位素放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。素。eSiP0130143015+反应生成物反应生成物P是磷的一种同位素，也有放是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，射性，像

6、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：衰变时放出正电子，核衰变方程如下：用人工方法得到放射性同位素用人工方法得到放射性同位素，这是一个，这是一个很重要的发现后来人们用质子、氘核、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，也得到了放射性中子和光子轰击原子核，也得到了放射性同位素同位素 与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：1、放射强度容易控制、放射强度容易控制2、可以制成各种需要的形状、可以制成各种需要的形状3、半衰期更短、半衰期更短4、放射性废料容易处理、放射性废料容易处理所以凡是用到放射线时，现在用的都是人工

7、放射性同位素所以凡是用到放射线时，现在用的都是人工放射性同位素人工放射性同位素的特点人工放射性同位素的特点（1）利用它的射线）利用它的射线放射性同位素的应用放射性同位素的应用A、由于由于射线贯穿本领强射线贯穿本领强，可以用来，可以用来射线检查金属内部有射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫没有砂眼或裂纹，所用的设备叫射线探伤仪射线探伤仪B、利用、利用射线的射线的穿透本领与物质厚度密度穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各的关系，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，从而实现自动控制制C、利用、利用射线射线电离作用电离作用使空气

8、电离而把空气变成导电气体，使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电以消除化纤、纺织品上的静电D、利用、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等可以利用它杀菌、治病等E.利用放射线的能量，在医疗上，常用以抑制甚至杀死病变利用放射线的能量，在医疗上，常用以抑制甚至杀死病变组织，还可以轰击原子核，诱发核反应组织，还可以轰击原子核，诱发核反应(2)作示踪原子作示踪原子由于放射性同位素跟同种元素的其他同位素相比，具有由于放射性同位素跟同种元素的其他同位素相比，具有相同相同的质子数，核外电子数相同的质子数，核外电子数相同，

9、因此一种元素的各个同位素都，因此一种元素的各个同位素都有有相同的化学性质相同的化学性质，如果在某一元素掺入一些放射性同位素，如果在某一元素掺入一些放射性同位素，那么该元素无论经过什么变化，它的放射性同位素也经历同那么该元素无论经过什么变化，它的放射性同位素也经历同样的变化过程，而样的变化过程，而放射性同位素不断地放出射线放射性同位素不断地放出射线，再用，再用仪器仪器探测探测这些射线，即可这些射线，即可知道知道元素的元素的行踪行踪，这种用途的放射性元，这种用途的放射性元素叫示踪原子，放射性元素作示踪原子的用途也很多素叫示踪原子，放射性元素作示踪原子的用途也很多在农业生产中，探测农作物在不同的季节

10、对元素的需求在农业生产中，探测农作物在不同的季节对元素的需求在工业上，检查输油管道上的漏油位置在工业上，检查输油管道上的漏油位置在生物医疗上，可以检查人体对某元素的吸收情况，也可在生物医疗上，可以检查人体对某元素的吸收情况，也可以帮助确定肿瘤的部位和范围以帮助确定肿瘤的部位和范围棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把棉花在结桃、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，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，用通多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通

11、常的方法很难研究如果用磷的放射性同位素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集在甲状腺内给人注射碘的放射性同位素碘碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻，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质性和功能性疾病（

12、3）放射性污染和防护）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，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在利用放射性同位素给病人做“放疗放疗”时，如时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，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。造成巨大的危害。如图是如图是北京青年报北京青年报2001年年9月月6日的一则报道。日的一则报道。核反应堆外层的厚厚的水泥建筑核反应堆外层的厚厚的水

13、泥建筑小结：小结：1、核反应基本上可分为两大类：、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），一是自然衰变（天然放射性衰变），二是人工衰变（人工转变）二是人工衰变（人工转变）e422349023892HThU+HOHeN1117842147+nCHeBe101264294+（发现质子的核反应）（发现质子的核反应）（发现中子的核反应）（发现中子的核反应）2、放射性同位素的应用、放射性同位素的应用课堂互动讲练课堂互动讲练核反应及核反应方程核反应及核反应方程衰变前后质量数都是衰变前后质量数都是202不变，只能发生不变，只能发生衰变衰变分析：分析：1.质量数和电荷数守恒。质量数和电荷数守

14、恒。2.A=4+14-17=1,Z=2+7-8=1 则为质子即氢原子核则为质子即氢原子核3.A=235+1-140-94=2，Z=92+0-54-38=0 则电荷数为则电荷数为0的是中子或的是中子或射线射线但但射线质量为射线质量为0.可见是可见是2个中子个中子放射性同位素的应用放射性同位素的应用用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现天然放射性同位素只不过要的发现天然放射性同位素只不过40几种，而今天几种，而今天人工制造的放射性同位素已达人工制造的放射性同位素已达1 000多种，每种元素都多种，每种元素都有放射性同位素放射性同位素在农业、医疗卫生

15、和有放射性同位素放射性同位素在农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用科学研究的许多方面得到了广泛的应用(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失其带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失其原因是原因是()A射线的贯穿作用射线的贯穿作用B射线的电离作用射线的电离作用C射线的物理、化学作用射线的物理、化学作用D以上三个选项都不是以上三个选项都不是电离作用消除电离作用消除静电的应用静电的应用B(2)图是工厂利用放射线自动图是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意控制铝板厚度的装置示意图如工厂生产的是厚度为图如工厂生产的是厚度为1 mm的铝板，在的铝板，在、三三种射线中，你认为对铝板

16、的种射线中，你认为对铝板的厚 度 起 主 要 作 用 的 是厚 度 起 主 要 作 用 的 是_射线射线(3)在我国首先用人工方法合在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同物质，为此曾采用放射性同位素位素14C作作_分析：分析：1.射线穿透物质的本射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度为领弱，不能穿透厚度为1 mm的铝板，因而探测器不的铝板，因而探测器不能探测能探测2.射线穿透物质的本领极强，射线穿透物质的本领极强，穿透穿透1 mm厚的铝板和几厚的铝

17、板和几 mm厚的铝板打在探测器上厚的铝板打在探测器上很难分辨很难分辨，3.射线也能够穿透射线也能够穿透1 mm甚甚至几毫米厚的铝板，但厚度至几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后不同，穿透后射线的强度射线的强度明显不同，明显不同，探测器容易分辨探测器容易分辨示踪原子示踪原子分析：把掺入分析：把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合到一起，经过多次重新结晶后，得到了胰岛素混合到一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，人工合成的牛胰岛素与天然

18、牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质这种把放射性同位素的原子掺它们是同一种物质这种把放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可以了解某些不容易察明的情况或规律，人们把作可以了解某些不容易察明的情况或规律，人们把作这种用途的放射性同位素叫做示踪原子这种用途的放射性同位素叫做示踪原子2在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是在放射性同位素的应用中，下列做法

19、正确的是()A应该用应该用射线探测物体的厚度射线探测物体的厚度B应该用应该用粒子放射源制成粒子放射源制成“烟雾报警器烟雾报警器”C医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素性同位素 D放射育种利用放射育种利用射线照射种子使遗传基因发生变异射线照射种子使遗传基因发生变异粒子的穿透能力很弱粒子的穿透能力很弱烟雾报警器是利用射线的电离作用，而烟雾报警器是利用射线的电离作用，而粒子的电离作粒子的电离作用很弱，用很弱，由于人体长期接触放射性元素会影响健康，因此诊断疾病由于人体长期接触放射性元素会影响健康，因此诊断疾病时应该利用半衰期短的同位素，故时应

20、该利用半衰期短的同位素，故C错误；错误；放射育种是利用放射育种是利用射线照射种子改变遗传基因射线照射种子改变遗传基因D1.如图所示，带电粒子在如图所示，带电粒子在“云室云室”中运动时，可呈现运动径迹，将中运动时，可呈现运动径迹，将“云室云室”放在匀强电场中，通过观察带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规放在匀强电场中，通过观察带电粒子的径迹，可以研究原子核发生衰变的规律现将一静止的放射性律现将一静止的放射性14C放入上述装置中，放入上述装置中，当它发生衰变时当它发生衰变时，可能放出可能放出粒子或电子或正电子粒子或电子或正电子所放射的所放射的粒子与反冲核经过相等的时间粒子与反冲核经过相等的时

21、间所形成的所形成的径迹径迹如图如图所示所示(发生衰变后瞬间放射出的粒子和反冲核的发生衰变后瞬间放射出的粒子和反冲核的速度方向与电场强度速度方向与电场强度E垂垂直，直，a、b均表示长度均表示长度)则则(1)14C发生衰变时所放射出的粒子是发生衰变时所放射出的粒子是_ _(2)14C发生衰变时所放射出的粒子的运动轨迹是发生衰变时所放射出的粒子的运动轨迹是_(填填“”或或“”)(3)14C的衰变方程是的衰变方程是_。(4)简要推导发生衰变后的瞬间放出的粒子与反冲核的动能之比简要推导发生衰变后的瞬间放出的粒子与反冲核的动能之比 练习题练习题分析：分析：1.释放的粒子和反冲核受电场力释放的粒子和反冲核受

22、电场力都与都与E方向同，则粒子与反冲核电性同，方向同，则粒子与反冲核电性同，为为粒子粒子粒子粒子分析：分析：2。动量守恒。动量守恒m1v1=m2v2.而而粒子粒子质量小，速度大。相等质量小，速度大。相等t水平位移大。水平位移大。而而轨道水平位移大，为轨道水平位移大，为 粒子粒子 146C104Be42He 分析分析4.动量守恒：动量守恒：m1v2=m2v2,则则v2/v1=m1/m2=10/4=5/2.EK=mv2/2=pv/2所以所以EK2/EK1=V2/V1=5/221930年科学家发现钋放出的射线贯穿能力极强，它甚至能穿透几年科学家发现钋放出的射线贯穿能力极强，它甚至能穿透几厘米厚的铅板

23、，厘米厚的铅板，1932年，英国年轻物理学家查德威克年，英国年轻物理学家查德威克用这种未知射线用这种未知射线分别分别轰击氢原子和氮原子轰击氢原子和氮原子，结果，结果打出一些氢核和氮核打出一些氢核和氮核若未知射线均若未知射线均与与静止的氢核和氮核正碰静止的氢核和氮核正碰，测出被打出的，测出被打出的氢核氢核最大速度为最大速度为vH3.5107 m/s，被打出的，被打出的氮核氮核的最大速度的最大速度vN4.7106 m/s，假定正碰时，假定正碰时无机械无机械能损失能损失，设未知射线中粒子质量为，设未知射线中粒子质量为m，初速度为，初速度为v，质子的质量为，质子的质量为m.(1)推导被打出的氢核和氮核的速度表达式；推导被打出的氢核和氮核的速度表达式；(2)根据上述数据，推算出未知射线中粒子的质量根据上述数据，推算出未知射线中粒子的质量m与质子的质量与质子的质量m之比之比(已知氮核质量为氢核质量的已知氮核质量为氢核质量的14倍倍)分析分析:碰撞过程动量守恒，无机械能损失即机械能守恒。碰撞过程动量守恒，无机械能损失即机械能守恒。1。轰击氢核时：。轰击氢核时：mv=mv1+mHvH.mv2/2=mv12/2+mHvH2/2 解得：解得：vH=2mv/(m+mH)2.同理：同理：vN=2mv/(m+mN)3.vH/mN=(m+mN)/(m+mH),mN=14mH.m/m/=m/mH=1.0165