物理选修放射性的应用与防护 LIPPT学习教案

会计学1物理选修物理选修 放射性的应用与防护放射性的应用与防护 LI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第1页/共27页1 1、定义：、定义：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2 2、规律：、规律：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一、核反应：一、核反应： 衰变是原子核的自发变化，科衰变是原子核的自发变化，科学家更希望人工控制原子核的变化。学家更希望人工控制原子核的变化。第2页/共27页卢瑟福在实验中发现，往容器中通入卢瑟福在实验中发现，往容器中通入氮气氮气后，在荧光屏后，在荧光屏上出现了上出现了闪光闪光，这表明，有一种新的能量比，这表明，有一种新的能量比粒子大的粒子粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在屏上，这种粒子肯定是在穿过铝箔，撞击在屏上，这种粒子肯定是在粒子击中某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，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人类第一次打开了原子核的大门。 材料材料第3页/共27页 为了认定新粒子，把新粒子引进电场和磁场，测出了它的为了认定新粒子，把新粒子引进电场和磁场，测出了它的质质量和电量量和电量，确认与氢核相同：，确认与氢核相同：带有一个单位的正电量，质量是带有一个单位的正电量，质量是电子质量的电子质量的1800 多倍。卢瑟福把它叫做质子质子的符号是多倍。卢瑟福把它叫做质子质子的符号是 p材料材料质子的发现质子的发现 用用粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原子核，也都产生粒子、质子、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，分，质子是人类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。质子是人类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。1441717281NHeOH第4页/共27页 1930年，德国科学家年，德国科学家玻特玻特和和贝克贝克用用粒子轰击粒子轰击元素元素 铍核，发现铍核没射出质子，而放出了一种新的铍核，发现铍核没射出质子，而放出了一种新的射线（铍辐射）这种射线几乎不能使气体电离，在射线（铍辐射）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，电场和磁场中也不发生偏转，是不带电的，射线的贯射线的贯穿能力强，他们认为这是穿能力强，他们认为这是射线射线经检测，射线的能经检测，射线的能量在量在10eV左右，左右，材料材料中子的发现中子的发现第5页/共27页 1931年，年，约里奥夫妇约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用这种重复了玻特和贝克的实验，并用这种未知射线（铍辐射）未知射线（铍辐射）去轰击石蜡去轰击石蜡。结果竟从中打出能量约。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的质子这是异常惊人的新发现，因为其行为完全不同于射线，射线，射线只能打出电子而打不出质子，射线只能打出电子而打不出质子，光子的质量近乎，光子的质量近乎，电子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理的，但质电子也很轻，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子质量是电子的1800倍，一颗子弹怎么能撞动一辆汽车呢？如倍，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果认为轰击石蜡的射线是射线，那么光子的能量应达射线，那么光子的能量应达55 MeV，这与实际测得的射线能量这与实际测得的射线能量10 MeV相去甚远相去甚远可惜的是，他们可惜的是，他们擦肩而过，无缘相识擦肩而过，无缘相识。面对。面对55eV与与10eV的矛盾的矛盾 ，他们还是十分，他们还是十分牵强地解释为其它的原因牵强地解释为其它的原因，并于，并于1932年月年月11日向巴黎科学院提交了实验情况和对未知射线判日向巴黎科学院提交了实验情况和对未知射线判定为定为射线的结论。射线的结论。材料材料中子的发现中子的发现第6页/共27页 1932年月底，年月底，查得威克查得威克得到这一得到这一论文，约里奥夫妇的实验使他心跳，他论文，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，违反认为约里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守恒啊！能量守恒啊！他决定他决定探测射线的速探测射线的速度和质量。度和质量。材料材料中子的发现中子的发现第7页/共27页nCHeBe101264294第8页/共27页1、定义：、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，原子核的过程，-核反应核反应2、规律：、规律：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一、核反应一、核反应3 3、几个人工核转变方程、几个人工核转变方程1441717281NHeOHnCHeBe101264294（1）发现质子的核反应方程）发现质子的核反应方程卢瑟福卢瑟福（2）发现中子的核反应方程）发现中子的核反应方程查德威克查德威克第9页/共27页第10页/共27页反应生成物反应生成物P是磷的一种同位素，也有放射性，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：正电子，核衰变方程如下：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后来人们用质子、氘核、中子和光要的发现后来人们用质子、氘核、中子和光子轰击原子核，也得到了放射性同位素子轰击原子核，也得到了放射性同位素 eSiP0130143015nPHeAl103015422713第11页/共27页2、与天然的放射性物质相比，人造放射性、与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：同位素：放射强度容易控制放射强度容易控制可以制成各种需要的形状可以制成各种需要的形状半衰期更短半衰期更短放射性废料容易处理放射性废料容易处理第12页/共27页（1）利用它的射线）利用它的射线3、放射性同位素的应用、放射性同位素的应用第13页/共27页棉花育种放射线测厚仪食品保鲜射线探伤仪 放射性同位素的应用.诺利刀诺利刀放射离放射离疗法疗法.flv用碘-131诊断甲状腺示踪原子第14页/共27页第15页/共27页“鲁棉一号鲁棉一号”就是山东省棉花研究所的科技人就是山东省棉花研究所的科技人员应用放射性同位素钴员应用放射性同位素钴-60放出的伽玛射线处放出的伽玛射线处理棉花杂交的后代育成的理棉花杂交的后代育成的第16页/共27页（2）作为示踪原子：用于工业、）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等农业及生物研究等.第17页/共27页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第18页/共27页（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，时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂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。也会对人体造成巨大的危害。 第19页/共27页 2020世纪人们在毫无防世纪人们在毫无防备的情况下研究放射备的情况下研究放射性性遭原子弹炸后的广岛遭原子弹炸后的广岛第20页/共27页为了防止有害的放射线对人类和自然的为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施：破坏，人们采取了有效的防范措施：检测辐射装置检测辐射装置全全身身污污染染检检测测仪仪辐射检测系辐射检测系统统辐射源的存辐射源的存放放铀铀第21页/共27页（1 1）在核电站的核反应）在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄止放射线的外泄（2 2）用过的核废料要放）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里并埋在深海里（3 3）在生活中要有防范）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源意识，尽可能远离放射源放射性的防护放射性的防护第22页/共27页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泥建筑第23页/共27页操作放射性物质的设备操作放射性物质的设备在防护状态下操作放射性物质在防护状态下操作放射性物质第24页/共27页小结：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）， 二是人工转变二是人工转变HeThU422349023892 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ePaTh012349123490 第25页/共27页放射性的应用射线应用示踪原子探伤仪培育新种保存食物消除有害静电消灭害虫治疗恶性肿瘤农作物检测诊断器质性和功能性疾病生物大分子结构及功能研究2、放射性同位素的应用、放射性同位素的应用第26页/共27页