射線的種類及特性課件

1、射線的種類及特性伽馬射線伽馬射線，或射線是原子衰變裂解時(shí)放出的射線之一。此種電磁波波長很短，穿透力很強(qiáng)，又?jǐn)y帶高能量，容易造成生物體細(xì)胞內(nèi)的DNA斷裂進(jìn)而引起細(xì)胞突變、造血功能缺失、癌癥等疾病。但是它可以殺死細(xì)胞，因此也可以作殺死癌細(xì)胞，以作醫(yī)療之用。1900年由法國科學(xué)家P.V.維拉德（Paul Ulrich Villard）發(fā)現(xiàn)，將含鐳的氯化鋇通過陰極射線，從照片記錄上看到輻射穿過0.2毫米的鉛箔，拉塞福稱這一貫穿力非常強(qiáng)的輻射為射線，是繼、射線后發(fā)現(xiàn)的第三種原子核射線。1. 射線 波長短于0.2埃的電磁波。由放射性同位素如60Co或137Cs產(chǎn)生。是一種高能電磁波，波長很短（0.001-

2、0.0001nm），穿透力強(qiáng)，射程遠(yuǎn)，一次可照射很多材料，而且劑量比較均勻，危險(xiǎn)性大，必須屏蔽（幾個(gè)cm的鉛板或幾米厚的混凝土墻）。 2. X射線 波長介于紫外線和射線間的電磁輻射。由德國物理學(xué)家W.K.倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)，故又稱倫琴射線。是由x光機(jī)產(chǎn)生的高能電磁波。波長比射線長，射程略近，穿透力不及射線。有危險(xiǎn)，應(yīng)屏蔽（幾毫米鉛板）。 3. 射線 由放射性同位素（如32P、35S等）衰變時(shí)放出來帶負(fù)電荷的粒子。在空氣中射程短，穿透力弱。在生物體內(nèi)的電離作用較射線、x射線強(qiáng)。射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流0/-1e，貫穿能力很強(qiáng)，電離作用弱，本來物理世界里沒有左右之分的，但射線卻有左右之分。在衰變過

3、程當(dāng)中，放射性原子核通過發(fā)射電子和中微子轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N核，產(chǎn)物中的電子就被稱為粒子。在正衰變中，原子核內(nèi)一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)中子，同時(shí)釋放一個(gè)正電子，在“負(fù)衰變”中，原子核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子，同時(shí)釋放一個(gè)電子，即粒子。4. 中子 不帶電的粒子流。輻射源為核反應(yīng)堆、加速器或中子發(fā)生器，在原子核受到外來粒子的轟擊時(shí)產(chǎn)生核反應(yīng)，從原子核里釋放出來。中子按能量大小分為：快中子、慢中子和熱中子。中子電離密度大，常常引起大的突變。 目前輻射育種中，應(yīng)用較多的是熱中子和快中子。 5. 紫外光 或者紫外線，是一種穿透力很弱的非電離輻射。核酸吸收一定波長的紫外光能量后，呈激發(fā)態(tài)，使有機(jī)化合物加強(qiáng)活動(dòng)能力，從而

4、引起變異?？捎脕硖幚砦⑸锖椭参锏幕ǚ哿?。 6. 激光 二十世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的一種新光源。 激光也是一種電磁波。波長較長，能量較低。由于它方向性好，僅0.1左右偏差，單位面積上亮度高，單色性好，能使生物細(xì)胞發(fā)生共振吸收，導(dǎo)致原子、分子能態(tài)激發(fā)或原子、分子離子化，從而引起生物體內(nèi)部的變異。 各種射線，由于電離密度不同，生物效應(yīng)是不同的，所引起的變異率也有差別。為了獲得較高的有利突變，必須選擇適當(dāng)?shù)纳渚€，但由于射線來源、設(shè)備條件和安全等因素，目前最常用的是射線和x射線。 可見光，紅外線，紫外線等，是由源自外層電子引起。倫琴射線由內(nèi)層電子引起。射線是由原子核引起。案例4 射線的探測與防護(hù)一、教學(xué)

5、內(nèi)容分析1、內(nèi)容與地位這部分知識(shí)屬于普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)選修模塊“選修2-3”中的第五章第4節(jié)內(nèi)容，是本模塊二級(jí)主題“原子結(jié)構(gòu)與核技術(shù)”中關(guān)于原子結(jié)構(gòu)及放射性知識(shí)部分的最后一節(jié)。通過本節(jié)內(nèi)容的研習(xí)，讓學(xué)生對射線有更切身的感受，并知道射線防護(hù)知識(shí)，增強(qiáng)自我保護(hù)和環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。此前的三節(jié)學(xué)習(xí)，學(xué)生對原子結(jié)構(gòu)及原子核衰變規(guī)律（如半衰期）、放射性同位素的應(yīng)用等知識(shí)已有了解，同時(shí)也已接觸了相關(guān)的力、熱、電、磁等相關(guān)知識(shí)。但是，學(xué)生對探測射線的儀器及射線污染等切身體驗(yàn)和感受不多，所以，在指導(dǎo)學(xué)生研習(xí)這節(jié)內(nèi)容時(shí)，要充分做好可能的實(shí)驗(yàn)演示，若確無條件演示，也應(yīng)利用多媒體將相關(guān)儀器加以展示并講清其原理。讓學(xué)生

6、了解人類認(rèn)識(shí)微觀世界的方法和體會(huì)科學(xué)與技術(shù)的緊密聯(lián)系。2、教學(xué)目標(biāo)（1）了解現(xiàn)代探測放射線的方法，開拓學(xué)生視野。同時(shí)讓學(xué)生了解人類是怎樣認(rèn)識(shí)微觀世界的。（2）知道簡單的放射性防護(hù)措施。增強(qiáng)自我防護(hù)與環(huán)境保護(hù)意識(shí)。3、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：通過對現(xiàn)代幾種常用探測射線的方法，包括威耳孫云室、氣泡室、計(jì)數(shù)器等儀器及其探測方法的原理、使用方法等的簡要介紹，讓學(xué)生了解人類認(rèn)識(shí)微觀世界的方法和途徑，并體會(huì)科學(xué)與技術(shù)的緊密聯(lián)系。難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)的成功演示及方法引申。二、教學(xué)案例設(shè)計(jì)（一）引入新課教師：通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道原子核發(fā)生衰變時(shí)會(huì)放射出、等射線，這些射線有著廣泛的用途。然而，這些射線我們看不見也摸不著，

7、當(dāng)初科學(xué)家們是怎么發(fā)現(xiàn)并研究這些射線的呢？另外，大家知道射線的廣泛用途的同時(shí)，可能也知道這些射線也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染，那么，我們又是如何對射線進(jìn)行防護(hù)呢？這就是我節(jié)課我們要研習(xí)的問題。（二）板書 射線的探測與防護(hù)教師：我們可以觀察彈簧的形變，可以測量乒乓球的大小，但是，我們用肉眼很難觀察玻璃瓶的受力形變，而用肉眼直接觀察分子的大小和分子的運(yùn)動(dòng)，則更是不可能?？墒?，現(xiàn)在我們大家對玻璃瓶的微小形變和分子大小及分子運(yùn)動(dòng)都有了相當(dāng)?shù)牧私?。想想看，我們是如何做到這些的？學(xué)生1：我們選用了扁圓形的玻璃瓶，并在瓶里裝滿紅色的墨水，這樣就可以通過玻璃的微小形變造成玻璃瓶體積的較大改變，而體積的改變又通過細(xì)管液面的

8、升降直觀地反映出來。學(xué)生2：我們通過單分子油膜法實(shí)驗(yàn)，感知分子的大小。學(xué)生3：我們借助于顯微鏡對布朗運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，間接得知分子運(yùn)動(dòng)。教師：對！對一些微小量或無法用肉眼觀察的量，我們可以用微小量放大法，也可以通過觀察它們產(chǎn)生的效應(yīng)來感知、研究它們。在我們的學(xué)習(xí)、生活中，運(yùn)用這種方法的還有很多，讓我們一起再舉一些事例來。學(xué)生1：在高空飛行的飛機(jī)有時(shí)會(huì)留下蒸氣尾跡，因此，我們看到高空蒸氣尾跡，哪怕既沒看到飛機(jī)也沒聽到飛機(jī)的聲音，我們就能斷定飛機(jī)飛過。而飛行表演，為了增加可見度，更是有意讓表演的飛機(jī)噴出彩色的氣體。學(xué)生2：我們在觀察光的直進(jìn)和光的反射和折射現(xiàn)象時(shí)，在光的觀察區(qū)域噴煙或在水中灑些粉筆屑。

9、學(xué)生3：我們用在油中懸浮的發(fā)屑在電場的分布來感知電場本身的分布情況；我們用一系列小磁針在磁場的分布來感知磁場本身的分布情況。教師：說得好！那么這些方法對我們探測射線，有哪些可以借鑒？學(xué)生1：射線能使照相底片感光、我們可以通過底片的曝光情況來探測射線。學(xué)生2：射線能使氣體電離，我們可以用驗(yàn)電器或已充電的電容器來探知是否有氣體電離，進(jìn)而探測射線。學(xué)生3：射線能使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光，我們可以用涂有熒光物質(zhì)的光屏的發(fā)光來探測射線。教師：學(xué)生2的方法行得通嗎？學(xué)生：理論上可行，但是，操作上做不到。因?yàn)榭諝饫镉兴?，?huì)導(dǎo)走電荷；另外，大氣里本身也存在一定量的電荷。教師：說得好。當(dāng)初科學(xué)家們在探測射線問題上也

10、是與今天的同學(xué)們一樣，根據(jù)射線的效應(yīng)，提出方案實(shí)施方案改進(jìn)方案。逐步找到了探測射線的確實(shí)可行的辦法。下面我們就一起來看書學(xué)習(xí)4種常用的射線探測技術(shù)。（學(xué)生看書、并交流討論，教師巡視、答疑）教師：好！通過剛才的看書與討論，相信大家都想親眼目睹這些儀器及其探測射線的情形。下面我們就來做兩個(gè)演示。（教師介紹并演示威爾遜云室實(shí)驗(yàn)；介紹蓋革計(jì)數(shù)器并由學(xué)生用它來檢測帶來的礦石、磁磚等材料的放射性情況。）教師：現(xiàn)在我們一起來完成課本P.83的演示實(shí)驗(yàn)。在做實(shí)驗(yàn)之前，哪位同學(xué)愿意就其中一個(gè)或幾個(gè)問題談?wù)勛约旱目捶?？學(xué)生1：計(jì)數(shù)器與計(jì)數(shù)管相連，開啟計(jì)數(shù)器電源后，揚(yáng)聲器應(yīng)當(dāng)會(huì)發(fā)聲，因?yàn)槲覀兊膶?shí)驗(yàn)室地面是大理石，水

11、槽用磁磚砌成。這些材料都有放射性。學(xué)生2：若把放射源放在計(jì)數(shù)管附近，揚(yáng)聲器發(fā)出的“卡嚓”聲的頻率更高，頻率越高說明放射源的放射性越強(qiáng)。若計(jì)數(shù)管逐漸離開放射源，射線的強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)逐漸變?nèi)?。學(xué)生3：若在放射源與計(jì)數(shù)管間插入紙張或塑料片，射線變?nèi)鮿t說明有射線；若插入金屬薄片后射線又變?nèi)?，則說明有射線；而射線則需幾厘米厚的鉛板才能擋住。教師：同學(xué)們分析的很好。下面我們就一起來演示分析。（師生共同演示實(shí)驗(yàn)，分析現(xiàn)象，并引出本底輻射概念）教師：我們剛才的演示，很好地說明了P.84的例題。下面大家來討論一下這個(gè)例題，并就此歸納出三種射線的穿透本領(lǐng)。（學(xué)生閱讀討論例題，歸納交流，教師總結(jié)。）教師：正是通過對射線的

12、探測和研究，我們才開發(fā)了射線應(yīng)用的廣闊領(lǐng)域。剛才大家親手探知礦石、磁磚都有放射性，有的放射性還很強(qiáng)。我們知道，這些射線卻給我們帶來了污染。同學(xué)們知道的射線污染事件有哪些？學(xué)生1：美國1945年向日本廣島和長崎投擲兩枚原子彈，當(dāng)時(shí)就炸死約10萬人，在以后的50多年里因放射性污染又死了許多平民。學(xué)生2：1987年前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站的核泄露造成許多人員傷亡。學(xué)生3：北京青年報(bào)2001年9月6日報(bào)到小小“鑰匙鏈”放倒13人事件。教師：那么，射線有哪些危害呢？我們又應(yīng)當(dāng)如何防護(hù)？大家來一起閱讀課本。（學(xué)生看書、并交流討論，教師巡視、答疑）教師：過量的放射性會(huì)對環(huán)境造成污染，對人類和自然界產(chǎn)生破壞作

13、用。20世紀(jì)人們就是在毫無防備的情況下研究放射性，一些科學(xué)家如居里夫人因射線污染嚴(yán)重傷害了自身健康。為了防止有害的放射線對人類和自然的破壞，人們采取了有效的防范措施，如核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄。剛才實(shí)驗(yàn)用的放射源鐳實(shí)驗(yàn)后要放回鉛管，我則要用熱水、肥皂洗手。通過今天的學(xué)習(xí)，我希望大家對射線防護(hù)有新的認(rèn)識(shí)。（三）小結(jié)教師：通過這一節(jié)的學(xué)習(xí)，同學(xué)們能不能對射線探測的方法及常用的探測射線儀器進(jìn)行對比分析？你能想出新的探測法嗎？另外，為了防止射線對人體和環(huán)境造成污染，同學(xué)們通過本節(jié)知道了哪些防護(hù)措施？三、案例評析這個(gè)教學(xué)案例的設(shè)計(jì)將要研習(xí)的內(nèi)容及其滲透的方法與學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來，增強(qiáng)了學(xué)生對探測射線的方法學(xué)習(xí)的興趣，通過相關(guān)方法手段的對比，促進(jìn)學(xué)生的情感體驗(yàn)，有利于學(xué)生形成正確的價(jià)值觀。從射線能使照相底片感光、使氣體電離、使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光等三種現(xiàn)象來探知射線的存在其主導(dǎo)思想就是間接觀察，“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”，與力學(xué)中的微小形變放大、熱學(xué)中的布朗運(yùn)動(dòng)觀察及影視中常見的飛行表演及高空飛機(jī)飛過在機(jī)后留下的長長的“白煙”進(jìn)行了有益的類比，進(jìn)而引出四種常用的探測射線儀器，這是本節(jié)課的關(guān)鍵。這樣講探測水到渠成，學(xué)生思考既有具體事實(shí)為依托，又有理論分析，創(chuàng)新的余地。最后對射線的防護(hù)進(jìn)行了介紹，介紹人中引用第一代研究射線的科學(xué)