三中第3节探测射线的方法
人教版高中物理选修3-5 19.3探测射线的方法PPT(23张)优质课件
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气泡室的优点和缺点
气泡室的优点：
气泡室的缺点：
①它的空间和时 间分辨率高；
①扫描和测量时间 还嫌太长；
②工作循环周期短， ②体积有限，而且
本底干净、径迹清晰，甚为昂贵， 某粒子在气泡室里的径迹 可反复操作。
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探测射线的其他方法
使照相底片感光
使荧光物质产生荧光
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探测射线的其他方法
另外， 还有如闪烁计数器、乳胶照相、火花室和半导体探测器等探测 器装置，利用这些装置能更精确地测定粒子的各种性质
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闪烁计数器
半导体探测器
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问题与练习
用威尔逊云室探测射线时，为什么α粒子的径迹直而清晰？为什 么利用威尔逊云室一般看不到γ粒子的径迹？
用云室可以清楚地看出α粒子和β粒子的径迹。α粒子质量比 较大，在气体中行进时不易改变方向，它的电离本领大，在 每厘米的路程中能使气体分子产生10000对离子，所以它的 径迹直而清晰。 γ粒子的电离本领更小，在云室中一般不直接留下径迹
弱
强
接近C 电子流
γ
中 最弱 极强 光子
C 光子流
肉眼看不见射线，那么如何探测射线呢？ 射线中的粒子与其他物质作用时的现象会显示射线的存在 射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象： 放射线中的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心， 过饱和蒸汽会产生雾滴，过热液体会产生气泡 使照相底片感光
人教版选修3《探测射线的方法》说课稿
人教版选修3《探测射线的方法》说课稿一、教材分析1.1 教材概述本节课是人教版选修3物理教材的第一单元，共包括三个知识点：α射线的性质和探测方法、β射线的性质和探测方法、γ射线的性质和探测方法。
1.2教材特点本节课的教学内容具有一定的抽象性，学生在初中阶段还未接触过相关知识，需要教师通过清晰的讲解和具体的实例引导学生理解。
此外，本节课的实验环节至关重要，能够帮助学生更好地理解射线的特性和探测方法。
二、教学目标2.1 知识目标1.掌握α射线、β射线和γ射线的基本性质；2.理解并能够描述α射线、β射线和γ射线的能量、通量和穿透能力；3.掌握α射线、β射线和γ射线的探测方法。
2.2 能力目标1.能够分析并解决与射线相关的问题；2.能够设计简单的实验，观察和记录实验现象；3.能够运用所掌握的知识解释实验现象。
2.3 情感目标1.培养学生的观察和实验能力；2.增强学生对物理实验的兴趣和乐趣；3.提高学生的科学素养和探索精神。
三、教学重难点3.1 教学重点1.α射线、β射线和γ射线的性质及其区别；2.α射线、β射线和γ射线的探测方法及原理；3.通过实验观察射线的特性及其相互作用。
3.2 教学难点1.学生对射线的抽象概念的理解；2.学生在实验中的观察和实验现象的分析能力。
四、教学过程4.1 导入与热身为了激发学生对本节课的兴趣，我打算先通过一个小游戏引入射线的概念。
学生们将被分成若干组，每组给出一个有关射线的描述，其他组要根据描述作出猜测，回答射线是α射线、β射线还是γ射线。
通过这个小游戏，学生们可以初步了解射线的不同特性，为接下来的学习打下基础。
4.2 知识呈现在呈现知识时，我会通过PPT展示射线的基本性质、能量、通量和穿透能力，引导学生深入理解。
我还会结合实例说明射线在不同物质中的相互作用，以及射线的应用领域。
4.3 重点讲解在重点讲解环节中，我将一一介绍α射线、β射线和γ射线的探测方法。
以α射线为例，我将详细讲解电离室的原理和结构，并结合实验演示电离室的工作过程。
高中物理人教版选修3-5课件第十九章3~4探测射线的方法放射性的应用与防护
(3)举例说明放射性同位素在生产生活中有哪些应用?
答案:①在工业上可以用γ射线来探测工件内部裂痕,称为γ探伤。
也可以用γ射线照射种子,会使种子的遗传基因发生变异,从而培育
出优良品种。
30
②农业上利用 15 P 作为示踪原子来研究农作物对磷肥的吸收情
况。
探究一
自我检测
1.思考辨析。
(1)威耳逊云室内充满过饱和蒸气,射线经过时可显示出射线运动
的径迹,其中径迹粗而短的是α射线。 (
)
解析:云室内充满过饱和蒸气,射线经过时把气体电离,过饱和蒸
气以离子为核心凝结成雾滴,雾滴沿射线的路线排列,显示出射线
的径迹;由于α粒子的电离本领大,贯穿本领小,所以α射线在云室中
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。
探究一
探究二
探究三
(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
30
过 α 粒子轰击的铝片中含有放射性磷 15 P。
30
4
27
(3)发现磷同位素的方程:2 He+13 Al→ 15 P+10 n。
3.放射性同位素的应用与防护
(1)应用射线
应用射线可以测厚度、医疗方面的放射治疗、照射种子培育优
良品种等。
(2)示踪原子:有关生物大分子的结构及其功能的研究,要借助于
高三物理探测射线的方法(第三节)
1、云室实验． 在云室看到的只是成串的小液滴， 它描述的是射线粒子运动的径迹， 而不是射线本身．云室利用的是 射线的电离本领．径迹的长短和 粗细可以知道粒子的性质；粒子 轨迹的弯曲方向可以知道粒子带 电的正负． 注意：云室实验装置小，粒子径迹呈现时间较短．
2．气泡室
气泡室在核物理研究中经常用到．气泡室里装的是液 体（如液态氢），控制室内的温度和压强，使室内的 温度略低于液体的沸点，当气泡室的压强突然降低时， 液体的沸点降低因此液体过热，在通过室内射线粒子 周围就有气泡形成．通过照片上记录的情况，可以分 析粒子的带电、动量、能量等情况．
盖革－弥勒计数器 德国物理学家盖革在1928年与弥勒合作研制出的计 数器用来检测放射性是非常方便的，盖革管的结构如图 所示： 窗口 阴极 阳极
粒子
接放 大器
例题：下列关于放射线的说法中不正确的是 [ A、放射线可以用来进行工业探伤 B、放射线可以使细胞发生变异 C、放射同位素可以用来做示踪原子
D ]
D、
高三物理第三册探测射线的方法
探测射线的方法教学目的1．知道放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象．2．知道用肉眼不能直接看到的放射线可以用适当的仪器探测到．3．了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理．教具挂图，实物投影仪．教学过程引入新课前面我们学习了天然放射现象，知道了三种射线的本质．但是放射线看不见，我们是如何探知放射线的存在的呢？这节课，我们来学习几种常用的探测射线的方法．[板书]第三节探测射线的方法进行新课放射线虽然看不见，但我们可根据放射线的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．这些现象主要有：1．使气体电离，这些离子可使过饱和汽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．下面我们学习三种核物理研究中常用的探测射线的方法．引导学生阅读教材“威耳孙云室〞部分的内容，并组织学生对课文内容进行讨论．[板书]一、威耳孙云室1．构造是什么？2．基本原理是什么？引导学生回答以下问题1，并进行补充评价．威耳孙云室主要部分是一个圆筒状容器，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运动的径迹．室内由光源通过旁边的窗子照明．少量放射性物质(放射源)放在室内侧壁附近(或放在室外，让放射线从侧壁的窗口射入)．引导学生回答以下问题2，并注意结合以前学过的过饱和汽的知识，讲清云室实验的原理．我们知道，水蒸气遇冷凝结，会形成很小的雾珠，这时它需要有凝结的核心．云和雾就是这样形成的．如果空气中没有任何尘埃或离子，水蒸气就是达到过饱和状态，也不能马上凝结．但是，如果这时由于某种原因在空气中产生了离子，那么过饱和的水蒸气就会以这些离子为核心立即凝结成雾珠．离子是看不见的，可是雾珠是看得见的，因此可以根据出现的雾珠来推测产生离子的情形．云室就是根据这个原理制成的．实验时，先往云室里加少量的酒精，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．这时如果有射线粒子从室内气体中飞过，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结成雾滴，这些雾滴沿射线经过的路线排列，于是就显示出了射线的径迹．这种云室是英国物理学家威耳孙(1869～1959)在1912年发明的，故叫做威耳孙云室．注意向学生强调：在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的是射线粒子运动的径迹，而不是射线本身．引导学生观察α、β射线在云室中的径迹，比较两种径迹的特点，并分析其原因．α粒子的质量比较大，在气体中飞行不易改变方向，并且电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗．β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，且常常发生弯曲．γ粒子的电离本领更小，一般看不到它的径迹．因此，我们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，可以知道粒子所带电荷的正负；根据径迹的曲率半径的大小，还可以知道粒子的动量的大小．1972年我国某某宇宙射线实验站，就是利用建在3200米高山上的大型磁云室装置，发现了一个质量是十倍质子质量的重粒子．[板书]二、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)．引导学生阅读课文，学习气泡室的基本原理．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．当气泡室内压强降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，在通过室内射线粒子周围就有气泡形成．气泡室在观察比较稀少的碰撞事件时是有很大优点的．液体中原子挤得很紧，可以发生比气体中多得多的核碰撞，而观察者将有比用云室好得多的机会来摄取所寻找的事件．教材中图23－8为粒子经过气泡室时的径迹照片，教师可向学生进行简单说明．人们根据照片上记录的情况，可以分析出粒子的带电、动量、能量等情况．引导学生阅读课本的“盖革—弥勒计数器〞部分的内容，并组织学生进行讨论．[板书]三、盖革—弥勒计数器1．盖革管的构造和基本原理是什么？2．G—M计数器的基本原理及其特点是什么？引导学生回答以下问题．计数器的主要部分是盖革管，如教材中图23－9所示．外面是一根玻璃管，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(如氩、氖等，压强约为10kPa～20kPa)和少量的酒精蒸气或溴蒸气．在金属丝和圆筒两极间加上一定的电压(约1000V)，这个电压稍低于管内气体的电离电压．当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场作用下向阳极加速运动．电子在运动中能量越来越大，达到一定值时，跟管中的气体分子碰撞，又使气体分子电离，再产生电子，新的电子又被电场加速，这样一连串地碰撞下去，就会引起雪崩似的电离．于是，一个射线粒子进入管中后经过一段很短时间，就会产生大量电子．这些电子到达阳极，正离子到达阴极(正离子由于质量大，运动较慢，在运动中不会再使气体分子电离)，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．这种仪器是德国物理学家盖革(1882～1945)在1928年与弥勒(1911～1977)合作研制出来的，所以叫盖革—弥勒(G—M)计数器．G—M计数器的放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性是很方便的．但它对于不同的射线产生的脉冲现象相同，因此只能用来计数，而不能区分射线的种类．如果同时有大量粒子，或两个粒子射来的时间间隔很短(小于200μs)时，也不能计数，即它不适合于极快速的计数．这种计数器适合于对β粒子和γ粒子进行计数．对α射线进行计数时，由于α射线的贯穿能力很小，不能通过玻璃管壁，所以需在管的前方装上一个很薄的云母片窗口，使α粒子从这个窗口射入，或把微弱的放射源放在管内．另外，还有如闪烁计数器、乳胶照相、火花室和半导体探测器等探测器装置，利用这些装置能更精确地测定粒子的各种性质，感兴趣的同学可以查找这方面的资料阅读．随着科学技术的发展，探测射线的手段不断改进，近年来，由于探测仪器大都和电子计算机直接连接，实现了对实验全过程电子计算机控制、计算、数据处理，已经使实验方法高度自动化．巩固练习1．云室利用的是射线的什么本领？云室里为什么是干净的空气？2．在云室看到的径迹是射线本身吗？根据径迹，我们可以知道粒子的哪些性质？3．为什么射线粒子进入盖革管中可以产生大量电子？作业1．复习本节课文．*2．查阅资料了解其他探测射线的方法．参考题1．放射线的粒子与其他物质作用时产生的主要现象有哪些？2．威耳孙云室、气泡室的基本原理是什么？3．盖革管的基本原理是什么？4．G—M计数器的特点有哪些？参考答案1．答：放射线的粒子与其他物质作用时产生的主要现象是：(1)使气体电离，这些离子可使过饱和汽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．答：威耳孙云室的原理是利用气体中的离子作为形成蒸气的凝结中心．当快速粒子穿过含有过饱和汽的气体空间时，在它的路程上产生许多离子，许多蒸气分子凝结在这些离子上，形成许多小液滴．这样，在粒子所飞过的轨道上形成一条狭窄的雾带状痕迹，叫做粒子的径迹．用很强的光从侧面照射，能够看到这种痕迹，也可以用照相机把它拍下．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．当射线粒子通过热液体时，在射线粒子周围有气泡形成． 3．答：盖革管的原理是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． 4．答：G－M计数器的特点有：(1)G－M计数器放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性是很方便的．(2)G－M计数器只能用来计数，而不能区分射线的种类．(3)G －M计数器不适合于极快速的计数．(4)G－M计数器较适合于对β、γ粒子进行计数．说明1．本节所介绍的三种仪器是核物理研究中最基本、最常用的实验仪器，通过对仪器原理的介绍，应让学生知道，研究原子核变化中的微观现象，可以根据各种粒子产生的次级效应来进行观察和判断，进而了解核物理中这种研究问题的方法．教学中要注意渗透这一点．2．教学中应注意结合以前学过的知识来帮助学生理解．如结合过饱和汽的知识，讲清云室的原理；结合电场的知识，讲清射线粒子进入盖革管中产生大量电子的过程．3．教学中应注意引导学生阅读课文内容，组织学生对课文中的问题进行讨论，由学生自己解决一部分问题．教师可及时进行评价和补充，对难点和重点部分给以解释和强调．4．教学中尽可能地做好演示实验，或者组织学生观看图片、实物、录像等．5．教学中注意培养学生的兴趣，鼓励学生阅读相关书籍和资料．下面介绍两种科学研究中常用的探测射线的方法，供读者参考．乳胶照相放射线能够使照相底片感光．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，可以判断入射粒子的性质、种类和能量．乳胶的密度较大，粒子在乳胶中的射程约为空气的千分之一，因此容易看到径迹的全部．乳胶照相的主要优点是能够连续地工作，能够将入射粒子每个时刻的径迹都记录下来．并且，它体积小、轻便，并能将粒子的径迹永久地保存，常用于探测高能量粒子的性质．它的缺点是利用径迹来测量粒子的能量不够准确．现在使用较多的是核乳胶片，与一般的照相乳胶片相比，前者含的溴化银量多，颗粒细，分布均匀，并且乳胶层通常很厚，大约是5×10-3到1×10-1厘米．因此也能用来分析斜向射来的粒子的径迹．闪烁计数器这是记录单个粒子的最简单的方法，图23－1(a)表示闪烁计数器的剖面，图23－1(b)是它的外形图．A是尖端放有镭粒的针，B是硫化锌做成的荧光屏，C是放大率不大的显微镜．当硫化锌被快速粒子如α粒子撞击时，它吸收α粒子的能量，发出一次时间极短(约为10-6～10-9s)的闪光．α粒子投射到荧光屏上可在毫米的X围内停止，放出的光能集中在很小的体积内，因此α粒子产生的闪烁用肉眼可以看得见．这样我们就能直接计算射到屏上的α粒子的数目，并确定它射在屏上的地方．近年来随着科学技术的发展，配合适当电子学的方法，可以进行自动计数．闪烁计数器的优点是设备简单、分辨时间短和效率高．闪烁法也适合于观察快速的β粒子．。
趣话高中物理选修3第19章原子核第3节探测射线的方法
第3节探测射线的方法放射性元素放出的射线是看不见的，我们如何知道哪里有射线？射线是但不到的，但是与一些物质作用会产生让人看得见的现象：1.会使液体或气体电离，电离后的过饱和汽会产出雾滴，过热液体会产生气泡，根据这些雾滴和气泡可以知道射线的存在、2.使照相底片感光，这样就可以拍摄下来。
最早的射线就是照出来的。
3.使荧光物质产生荧光，可以用荧光屏查看。
根据以上特性，人们制造了下列探测射线的装置。
威尔逊云室。
主体是一个圆柱形盒子，上面是透明的，下底能上下活动。
事先里面注入一些酒精，由于酒精挥发很快，于是很快就有了酒精的饱和蒸汽，此时使下面的底部迅速下沉，由于气体迅速膨胀对外做功，温度降低，此时由于饱和汽压下降，酒精蒸汽变成过饱和汽，于是射线的轨迹就显露出来。
α射线质量很大，电离性很强，于是不容易改变方向，且径迹明显，基本上是直线径迹。
β射线质量较小，电离能力较弱，产生的径迹粗且短，而且不是直线。
γ射线质量最小，不产生电离，所以看不到径迹。
气泡室、原理和上面的云室相近，只不过将气体换成液体，如液态氢，控制温度略低于液体的沸点，迅速降低压强，是液体沸点降低，此时液体就成了过热液体，可以看到射线的轨迹。
勒研制。
主要元件是盖革—米勒计数管，是由封装在玻璃里面的金属筒或在玻璃上镀一层金属膜，与电源负极接通，里面有一个金属丝与正极接通。
里面充满惰性气体，还有少量酒精或溴蒸汽，控制气压和电压，不至于使气体电离。
当有射线的粒子进入计数管，会使气体电离，于是带正电的离子和负电的离子向正负极飞去，同时使更多地气体电离，于是大量的离子引起一个脉冲，计数器计数一次。
这个仪器只能记下粒子的数量，无法区分粒子的种类，且无法记录大量粒子同时袭来。
文中图片来自百度。
19.3探测射线的方法(精品课件)
虽然放射线看不见，但是我们可以根据一些 现象来探知放射线的存在，这些现象主要是： 1、使气体戒 液体电离 2、使照相底 片感光 3、使荧光物 质产生荧光
观察威耳逊云室的结构，研究射线在云室中的 径迹：
射线径迹
射线径迹
径迹的长短和粗细 可以知道粒子的性质； 粒子轨迹的弯曲方向 可以知道粒子带电的 正负．
二、气泡室
气泡室是由一密 闭容器组成，ห้องสมุดไป่ตู้ 器中盛有工作液 体
二、气泡室
气泡室利用了射线的电离本领。 粒子通过液体通过液体时在它周围就有气泡形成， 可分析粒子的动量、能量和带电情况。
带电粒子的径迹呈曲线是由于在磁场中受到了洛伦兹 力
三、盖革－米勒计数器
德国物理学家盖革在1928年与米勒合作 研制出的计数器用来检测放射性是非常方便的， 盖革管的结构如图所示： 窗 口 阴 极 阳 极 接 放 大 器
粒 子
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。
人教版高中物理选修3-5课件 19 探测射线的方法课件1
述核反应方程．
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)94Be＋11H―→95B＋10n (2)①20840Hg＋10n―→20728Pt＋32He ②28004Hg＋10n―→27082Pt＋211H＋10n ③27082Pt―→27092Au＋－01e 27092Au―→28002Hg＋－01e
考点题型设计
射线的探测
关于威耳逊云室探测射线，下列说法正确的 是( )
A．威耳逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示 出射线运动的径迹
B．威耳逊云室中径迹直而粗的是α射线 C．威耳逊云室中径迹细而弯曲的是γ射线 D．威耳逊云室中显示粒子径迹的原因是电离，所以无 法由径迹判断射线所带电荷的正负
• 解析：云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体 电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴 沿射线的路径排列，显示出射线的径迹，故A正确； 由于α粒子的电离本领大贯穿本领小，故α粒子在云 室中的径迹直而粗，即B正确；γ射线的电离本领很 弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细而弯 曲的是β射线，所以C错误；把云室放到磁场中，由 射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正 负，故D错误。
知识自主梳理
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____气_泡__，过热液体会产生 ___云__雾___。 • (2)使照相底片_感__光_____。 • (3)使荧光物质产生_荧_光______。
• (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200μs， G－M计数器也不能区分它们。
第3节探测射线的方法
Al+ He→ P + n
4 2 30 15 1 0
反应生成物P是磷的一种同位素，也有放 反应生成物 是磷的一种同位素， 是磷的一种同位素 射性，像天然放射性元素一样发生衰变， 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： 衰变时放出正电子，核衰变方程如下：
30 15
人工放射性同位素 1934年，约里奥·居里和伊丽芙 居里在用粒子 年 约里奥 居里和伊丽芙 居里和伊丽芙·居里在用粒子 轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外， 轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还 探测到了正电子，正电子的质量跟电子相同， 探测到了正电子，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， 所带电荷与电子相反，为一个单位的正电荷， 更意外的是，拿走放射源后， 更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发 射中子，但仍继续发射正电子， 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， 射性也有一定的半衰期．原来，铝核被粒子 击中后发生了下面的反应
P → Si + e
30 14 0 1
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 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， 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， 与天然的放射性物质相比，人造放射性同 位素： 位素： 1、放射强度容易控制 、 2、可以制成各种需要的形状 、 3、半衰期更短 、 4、放射性废料容易处理 、
放射性同位素的应用 （1）利用它的射线 ）
（2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物 ）作为示踪原子：用于工业、
19.3 探测射线的方法 高中物理选修3-5优秀教案优秀教学设计【精品】 (1)
3 探测射线的方法关注学生的发展，培养学生的创新精神和独立思考的能力是新一轮课改的重点目标。
这就要求我们要积极改革教学方法，从学生的～理特征和认知规律出发，启发学生的思维，激发学习的兴趣，使他们积极、主动地获得知识和能力。
我们认为学生知识的形成过程既不是被动接受式的，也不是真正发现式的，而是通过外界导向的信息跟学生原有的认知结构相互作用，才能实现新知识的发生。
问题驱动式教学就是学生在教师的引导下，主动地、独立地钻研问题，通过他们积极有效地探究式学习，来不断发现事物变化的起因和内部联系，从中找出规律。
探测射线的方法是一节选学课，内容大部分是介绍性的，学生在学习时对其中的重点和难点不易把握，因此学习本节课宜在教师的引导下，通过学生的主动研究去进行。
(教学目标)1、知识与能力(1)知道放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象。
(2)知道用肉眼不能直接看到的放射线可以用适当的仪器探测到。
(3)了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理。
2、过程和方法采用问题驱动模式进行教学，即通过“教师设问——学生阅读——学生讨论、师生互动——教师点拨、师生共同总结”的方法来使学生达到本节的教学目标。
3、情感态度与价值观结合教学内容来培养学生学习科学的兴趣和实事求是的科学态度，激发学生的创新意识。
(重点、难点分析)1、本节所介绍的三种仪器是核物理研究中最基本、最常用的实验仪器。
通过对仪器原理的介绍，应让学生知道，研究原子核变化中的微观现象，可以根据各种粒子产生的次级效应来进行观察和判断，进而了解核物理中这种研究问题的方法。
教学中要注意渗透这一点。
2、教学中应注意结合以前学过的知识来帮助学生理解本节内容。
如结合过饱和汽的知识，讲清云室的原理；结合电场的知识，讲清射线粒子进入盖革管中产生大量电子的过程。
盖革一弥勒计数器的工作原理是本节难点。
(课时安排)一课时(课前准备)老师在上课前应准备挂图、实物投影仪等教具。
(教学设计)●引入新课前面我们学习了天然放射现象，知道了三种射线的本质。
探测射线的方法、放射性的应用与防护 课件
例2 完成下列核反应方程，并指出其中________是发现质子的核反应 方程，________是发现中子的核反应方程(均填序号). (1)147N＋10n→146C＋________ (2)147N＋42He→178O＋________ (3)105B＋10n→________＋42He (4)94Be＋42He→________＋10n (5)5266Fe＋21H→5277Co＋________ 答案 见解析
3.医学上做射线治疗用的放射性元素，应用半衰期长的还是短的？为 什么？ 答案 半衰期短的.半衰期短的放射性废料容易处理.
1.核反应的条件 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.核反应的规律 质量数守恒，电荷数守恒. 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方程：
4.人工放射性同位素的应用 (1)在工业上可以用 γ 射线来探测工件内部裂痕，称为 γ 射线探伤. (2)农业上用 γ 射线照射种子，会使种子的 遗传基因 发生变异，从而培育 出新品种.利用 3105P 作为 示踪原子 来研究农作物对磷肥的吸收情况. 5.辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中， 过量 的射线对人体组 织有破坏作用.要防止 放射性物质 对水源、空气、用具等的污染.
例3 正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位 素15O注入人体，参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子，与 人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机 处理后产生清晰的图象.根据PET原理，回答下列问题： (1)写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式. ①_1_58_O_→__1_57N__＋__＋_01_e_. ②__＋_01e_＋__＋_01_e_→__2_γ__. 解析 由题意得158O→157N＋＋01e，＋01e＋－01e→2γ.
物理新人教版选修3-5193探测射线的方法
物理新人教版选修3-5193探测射线的方法探测射线的方法主要包括电离室法、Geiger-Muller管法、闪烁体探测器法、电子线探测器法和磁谱仪等。
电离室法是一种常用的探测射线的方法，它利用射线通过电离室时产生的电离现象来检测射线。
电离室由一个金属容器和一个填充有气体的空间构成，气体可以是氩气、氦气等。
当射线通过电离室时，会与气体分子碰撞产生电离，电离产生的正负电子对经过加速极引入电极上，形成电流。
根据电流的大小可以反映射线的强弱。
电离室法灵敏度高，精度高，可以测量多种类型的射线。
Geiger-Muller管法是一种常见的射线探测方法，它利用Geiger-Muller管检测射线。
Geiger-Muller管是一种封闭的金属管，管内充满了低压气体。
当射线入射到Geiger-Muller管时，会与气体分子碰撞产生电离，电离产生的正负电子对被高电压加速，并在电场的作用下引入阳极和阴极，产生一个电流脉冲。
根据电流脉冲的数量和大小可以判断射线的强度和类型。
闪烁体探测器法是一种利用闪烁效应检测射线的方法。
闪烁体通常是一种由有机或无机材料制成的晶体或液体，在射线入射到闪烁体的时候，会与闪烁体分子产生碰撞，使闪烁体分子激发至高能级，然后在返回低能级的过程中释放出光子。
利用光电倍增管等光电探测器可以检测到放射出的光子，从而确定射线的强度和类型。
电子线探测器法是一种以电子束为探测器的射线检测方法。
电子线探测器一般采用热电子发射式或场发射式。
当射线通过电子线探测器时，会使电子发射体发射出电子，通过加速极和集束极，将电子聚焦成一个电子束，在荧光屏或闪烁体上产生荧光或闪烁，从而可以直接观察到射线的发生。
磁谱仪是一种利用磁场对射线进行分析和测量的仪器。
它通过磁场的作用，使不同类型的射线在空间中运动轨迹不同，从而实现对射线的分离和测量。
磁谱仪主要由磁铁、光学系统和探测系统等组成。
不同种类的射线会在磁场中产生弯曲，通过对射线偏转的测量，可以得到射线的能量和轨迹信息。
探测射线的方法
培养学生应用物理知识解决实际问题的能力
教学重难点
重点
根据探测器探测到的现象分析、探知各种 运动粒子，
难点
探测器的结构与基本原理， 如何观察实验现象,并根据实验现象,分析 粒子的带电、动量、能量等特性,从而判断是 何种射线,区分射线的本质是何种粒子，
2、气泡室的优点 气泡室的优点更多,它的空间和时间分辨
率高,工作循环周期短,本底干净、径迹清晰, 可反复操作，但也有不足之处,那就是扫描 和测量时间还嫌太长,体积有限,而且甚为昂 贵,不适应现代粒子能量越来越高、作用截 面越来越小的要求，
3、气泡室原理和云室原理的区别 气泡室的原理和膨胀云室有些类似,可以看
云室示意图
2、云室实验的基本原理： 先往云室里加少量酒精,使室内充满酒精 的饱和蒸汽,然后迅速向下拉动活塞,室内气体 膨胀,温度降低酒精蒸汽达到过饱和状态,这时 如果有例子在室内气体中飞过,使沿途的气体 分子电离,过饱和酒精蒸汽就会以这些离子为 核心凝结成雾滴,于是,显示出射线的径迹，这 种云室是英国的物理学家威尔逊发明的叫做威 尔逊云室，
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一、威尔逊云室 二、气泡室 三、盖革—米勒计数器
一、威尔逊云室
放射线虽然看不见,但我们根据放射线的粒 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，例如：
1．使气体电离,这些离子可使过饱和汽产生 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，
1、威尔逊云室 结构：威尔逊云室主要部分是由一个 圆筒状容器,底部可以上下移动,相当于一个 活塞,上盖是透明的可以通过他来观察粒子 的运动的径迹,云室里面有干净的空气，
19.3.4 探测射线的方法 课件
3、利用射线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
4、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良 种，也可以利用它杀菌、治病等
γ射线探伤仪
钴 60
利用钴60的γ射线治疗癌症（放疗）
9 4
Be
+
4 2
He
162
C+
1 0
n
“机遇只偏爱有准备的头脑”
中子的发现，有重大的意义，中子不带电，用它去轰 击原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有 力的“炮弹”。在此以前，可供研究用的“炮弹”只 有天然放射元素发出的α、β、γ三种射线，中子流则 是穿透本领更大，轰击原子核更有效的“炮弹”，人 们用它轰击各种原子核，获得许许多多人工放射性同 位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。
人教版选修3-5
第十九章 原子核
第三节 探测射线的方法
探测射线的方法
射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象： 使气体或液体电离 使照相底片感光 使荧光物质生荧光
一、威尔逊云室： 利用射线的电离本领
构造：一个圆筒状容器， 低部可以上下移动，上 盖是透明的，内有干净 空气
实验时，加入少量酒精， 使酒精蒸汽达到过饱和 状态。
过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界 产生破坏作用．
20世纪人们在毫无防 备的情况下研究放射性
遭原子弹炸后的广岛
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：
辐射源的存放 检测辐射装置
铀
全 身 污 染 检 测 仪
辐射检测系统
放射性的防护
第三节 探测射线的方法
窗口 阴极 阳极
粒子
接放 大器
计数管
窗口 阴极
阳极Biblioteka 粒子接放 大器（1）构造： 阴极：铜圆筒 阳极：钨丝
一种能自动把 放射微粒计数 出来的仪器， 利用了射线的 电离本领
（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。
液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于在一定的 时间间隔内（例如50ms）处于过热状态，液体不会马上沸 腾，这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经 轨迹上不断与液体原子发生碰撞而产生低能电子，因而形 成离子对，这些离子在复合时会引起局部发热，从而以这 些离子为核心形成胚胎气泡，经过很短的时间后，胚胎气 泡逐渐长大，就沿粒子所经路径留下痕迹。如果这时对其 进行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得到记 录有高能带电粒子轨迹的底片。
第三节 探测射线的方法
英国物理学家威耳逊1912年发明 一、威尔逊云室：
构造：一个圆筒状容器，低 部可以上下移动，上盖是透 明的，内有干净空气
二、气泡室 -----高能物理实验的最风行的探
测设备
气泡室是由一密 闭容器组成，容 器中盛有工作液 体
气泡室在核物理研究中经 常用到．气泡室里装的是 液体（如液态氢），控制 室内的温度和压强，使室 内的温度略低于液体的沸 点，当气泡室的压强突然 降低时，液体的沸点降低 因此液体过热，在通过室 内射线粒子周围就有气泡 形成．通过照片上记录的 情况，可以分析粒子的带 电、动量、能量等情况．
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人工放射性同位素
1934年，约里奥· 居里和伊丽芙· 居里在用粒子 轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还 探测到了正电子，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， 更意外的是，拿走放射源后，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，铝核被粒子 击中后发生了下面的反应 27 4 30 1 13 2 15 0
14 7
N He O H
4 2 17 8 1 1
用α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分，质子是人类 继电子、光子后发现的第三个基本粒子。 原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核 的过程，------------核反应
在核反应中，质量数和电荷数都守恒
第四节
放射性的应用与防护
核反应
卢瑟福在实验中发现，往容器Ｃ中通入氮气后， 在荧光屏Ｓ上出现了闪光，这表明，有一种新的能量 比α粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在Ｓ屏上，这种粒 子肯定是在α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。
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 2、可以制成各种需要的形状 3、半衰期更短 4、放射性废料容易处理
放射性同位素的应用
（1）利用它的射线Fra bibliotek （2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物
研究等. 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，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．
1932年１月底，查得威克得到这一论文， 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，违反能量守 恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福 预言、自己苦苦寻找了12年的中子。他 决定用云室的方法探测射线的速度和质 量。
他先测出射线的速度不到光速的十分之 一，排除了是γ射线的可能，又用弹性 碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的 质量与质子质量差不多。他还根据自旋 确定不带电的粒子不可能是由质子和电 子组合而成，只能是另一种新的独立粒 子，他称之为中子。就这样，仅用了十 天时间，成功地证实了这种中性射线就 是中子流。他当之无愧地成为“中子之 父”，并因此获1935年诺贝尔物理奖。
Al He P n
反应生成物P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：
30 15
P Si e
30 14 0 1
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、 中子和光子轰击原子核，也得到了放射性 同位素．
234 90 4 2
（发现质子的核反应） （发现中子的核反应）
二是人工衰变（人工转变）
17 1 N 4 He O 2 8 1H
12 1 Be 4 He C 2 6 0n
2、放射性同位素的应用
第三节 探测射线的方法
复习回顾:
名称 带电 性 电离 能力 穿透 能力 构成 速度 实质
正
强
弱
4 2
He
c/10
氦核流
负
弱
强
0 1
e
接近c
电子流
中
最弱
极强
光子
c
光子流
探测射线的方法： 1、粒子使气体或液体电离，以这些离子 为核心，过饱和汽会产生雾滴，过热液体 会产生气泡 2、使照相乳胶感光 3、使荧光物质产生荧光
9 4
Be He C n
4 2 12 6 1 0
“机遇只偏爱有准备的头脑”
中子的发现，有重大的意义，中子不带电，用它去轰 击原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有 力的“炮弹”。在此以前，可供研究用的“炮弹”只 有天然放射元素发出的α、β、γ三种射线，中子流则 是穿透本领更大，轰击原子核更有效的“炮弹”，人 们用它轰击各种原子核，获得许许多多人工放射性同 位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。
1931年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用 这种未知射线去轰击石蜡。
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γ射线，γ射线只能 打出电子而打不出质子，γ光子的质量近乎０，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1800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γ射线，那么光子 的能量应达55 MeV，这与实际测得的射线能量10 MeV 相去甚远．这射线在向约里奥夫妇招手呼喊：我不是γ 射线……！可惜的是，他们擦肩而过，无缘相识。面 对55eV与10eV的矛盾 ，他们还是十分牵强地解释为其 它的原因，并于1932年１月11日向巴黎科学院提交了 实验情况和对未知射线判定为γ射线的结论。
一、威尔逊云室： 利用射线的电离本领
构造：一个圆筒状容器， 低部可以上下移动，上 盖是透明的，内有干净 空气 实验时，加入少量酒精， 使室内充满酒精饱和蒸气， 然后迅速向下拉动活塞， 使酒精蒸汽达到过饱和状 态。
α粒子
β粒子
α射线在云室中的径迹：直而粗
原因： α粒子质量大，不易改变方向，电离 本领大，沿途产生的粒子多
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 碘131，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 质性和功能性疾病．
辐射与安全
小结：
1、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），
238 92
14 7
9 4
U Th He
1930年，德国科学家玻特和贝克用α粒子 轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子， 而放出了一种新的射线．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，射线的贯穿能力强， 他们认为这是γ射线．经检测，射线的能 量在10ＭeV左右，远大于天然放射物质衰 变时发出的γ射线的能量．
β射线在云室中的径迹：比较细，而且常 常弯曲 原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变 方向，电离本领小，沿途产生的离子少
二、气泡室-----高能物理实验的最风行的探测设备
气泡室是由一密闭容器 组成，容器中盛有工作 液体 ，如液态氢
三、盖革-米勒计数器 一种能自动把放射 微粒计数出来的仪 器，利用了射线的 电离本领