物理选修3-5_19.3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
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
探测射线的方法
射线中的粒子肉眼看不见， 但与其它物质作用会产生的现象： 1、粒子使气体或液体电离，以这些离 子为核心，过饱和蒸汽会产生云雾滴， 过热液体会产生气泡。
2、使照相底片感光。
3、使荧光物质产生荧光。
过饱和蒸汽：超过饱和蒸汽应有的密度 而仍不液化或凝华的蒸汽。 ·处于过饱和状态的气体并不稳定，极易液 化或凝华。如果受到扰动或出现水汽凝结时 的吸附物，如尘埃等，就会部分液化或凝华 而回到饱和状态。
物理实验气泡室.小视频
·威尔逊云室利用了射线 的电离本领。威而逊云室
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。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 体的沸点就变低，在一定的时间间隔内液体处于过热状态， 但不会马上沸腾，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 （即使液体原子电离），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照片。照相 结束后，在液体沸腾之前，立即压缩工作液体，气泡随之消 失，整个系统就很快回到初始状态，准备作下一次探测。
一、威尔逊云室
构造：一个圆筒状容器，底 部可以上下移动，上盖是透 明的，内有干净空气。
原理：实验时，先往云室里加入少 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。这时如果有射线粒 子在云室气体中飞过，使沿途的气 体分子电离，过饱和酒精蒸汽就会 以这些粒子为核心凝结成雾滴，于 是显示出射线的径迹。
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。
高中物理第十九章原子核3探测射线的方法典型例题素材选修3_5
3探测射线的方法典型例题【例1】在云室中，为什么α粒子显示的径迹直而粗、β粒子显示的径迹细而曲？【答】因为α粒子带电量多，它的电离本领强，穿越云室时，在1cm路程上能使气体分子产生104对离子.过饱和酒精蒸汽凝结在这些离子上，形成很粗的径迹.且由于α粒子质量大，穿越云室时不易改变方向，所以显示的径迹很直.β粒子带电量少，电离本领较小，在1cm路程上仅产生几百对离子，且β粒子质量小，容易改变运动状态，所以显示的径迹细而弯曲.Si核轨迹的图是【分析】把放出的正电子和衰变生成物Si核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，发出正电子的方向跟Si核运动方向一定相反.由于它们都带正电，在洛仑兹力作用下一定形成两个外切圆的轨迹，C、D 可排除.因为由洛仑兹力作为向心力，即所以做匀速圆周运动的半径为衰变时，放出的正电子获得的动量大小与反冲核Si的动量大小相等，因此在同一个磁场中做圆周运动的半径与它们的电量成反比，即可见正电子运动的圆半径较大.【答】B.【说明】静止在磁场中的放射性元素原子核发生α衰变时，一定得到两个外切圆的轨迹，发生β衰变时，一定得到两个内切圆的轨迹，与外加磁场垂直纸面向里或向外无关.【例3】静止在匀强磁场中的核发生α衰变后，α粒子和反冲核在垂直于它们运动方向的匀强磁场中分别作匀速圆周运动，其半径之比为45∶1，周期之比为90∶117.求α粒子和反冲核的动能之比为多少？【分析】根据衰变时系统的总动量守恒，作匀速圆周运动时由洛仑兹力提供向心力这样两个基本关系，即可得解.【解】衰变时，α粒子和反冲核的动量大小相等，即mαvα=mxvx·式中mx，vx为反冲核的质量与速度.在磁场中，它们作匀速圆周运动时都由洛仑兹力作为向心力，由由此可见，α粒子和反冲核的圆运动半径之比为所以反冲核的核电荷数为：qx=90.因为由洛仑兹力作向心力时，做圆周运动的周期为所以α粒子和反冲核的周期之比为：所以α粒子和反冲核的动能之比为：个速度为7.7×104m/s的中子后，生成一个α粒子和一个氚核。
高中物理选修3-5课件 19.3-19.4 探测射线的方法
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高中物理课件
3 探测射线的方法 4 放射性的应用与 防护
3 探测射线的方法 4 放射性的应用与 防护
3
探测射线的方法
4 放射性的应用与防护
3 探测射线的方法 4 放射性的应用与 防护 预习 目标 导航 引导
课堂合作探究 课前预习导学 KEQIAN YUXI KETANG DAOXUE HEZUO T
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预习交流 1
探测射线还有哪些方法? 答案: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。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进行电子计算机控制、计算、数据处 理,已经使实验方法高度自动化。
3 探测射线的方法 4 放射性的应用与 防护 预习 目标 导航 引导
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预习交流 2
在查德威克发现中子之前,有哪些科学家与中子失之交臂? 答案: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 10 MeV 左右,远大于天然放 射物质衰变时发出的 γ 射线的能量。
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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。
人教版高中物理选修3-5课件：19-3、4探测射线的方法 (共50张PPT)
质疑探究
1．为什么 α 粒子显示的径迹直而粗，β 粒子显示的径迹在 低速时弯曲而高速时细？ 提示：因为 α 粒子电离本领强，穿越云室时，沿途能使大量 的气体分子发生电离，过饱和酒精蒸气凝结在这些离子上，形成 很粗的径迹．又由于 α 粒子质量大，穿越云室时不易改变方向， 所以显示的径迹很直．β 粒子电离本领较弱，高速 β 粒子沿途使 气体发生电离而产生的离子少，因而径迹细；β 粒子质量小，其 运动状态容易改变，所以显示的低速 β 粒子的径迹弯曲．
二、核反应和人工放射性同位素 1．核反应 (1) 定义：原子核在其他粒子的轰击下产生 新原子核 的过 程． (2)原子核的人工转变 ①1919 年 卢瑟福 用 α 粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种 同位素，同时产生一个质子． ②卢瑟福发现质子的核反应方程：
1O＋1H
2．探测仪器 (1)威耳逊云室：①原理：粒子在云室内气体中飞过，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 ，于是显示出射线的径迹． ②
(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． 粒子通过 过热 液体时， 在它的周围产生 气泡 而形成粒子的 径迹． (3)盖革—米勒计数器 ①优点：G－M 计数器非常 灵敏 ，使用方便． ②缺点：只能用来 计数 ，不能区分 射线的种类．
第 十 九 章
原子核
三、四
探测射线的方法
放射性的应用与防护
自 主 预 习
学习目标 1.知道射线的粒子使气体或者液体电离、
目标解读
使照相底片感光、使荧光物质产生荧光．重点：1.探测器探测射线 2．了解云室、气泡室和计数器的简单构 的原理和方法． 造和基本原理． 2．放射性同位素的人工
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一、探测射线方法的原理
1、原理：射线中的粒子与其他物质作用时 产生的现象，显示射线的存在。 2、现象举例：
① 粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过 饱和的蒸汽会产生雾滴，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。
二、探测射线的方法一——威尔逊云室
1、结构
2、工作原理：
射线使气体分子电离，过饱和蒸汽以 离子为中心凝结成雾滴，显示运动轨迹。
3、三种射线径迹的特点
射线：直而粗。 原因：①粒子质量大，不易改变方向 ②电离本领大，沿途产生的离子多 射线：比较细，而且常常弯曲。 原因：①粒子质量小，跟气体 碰撞易 改变方向。 ②电离本领小，沿途产生的 离子少。
②不适合于极快速的计数。如果同时有大量粒
子，或两个粒子射来的时间间隔小于200µs,也 不能区分它们。
小 结
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、三种探测射线方法的原理？ 3、G-M计数器的特点？
二、探测射线的方法三—盖革-米勒计数器
1、结构 (G-M管)
窗口 阴极：导电圆筒 阳极：金属丝
粒子
接放大 器
2、常见类型
3、工作原理
射线使气体分子电 离，产生脉冲放电，放 电次数就是进入计数管 内粒子的个数。
4、优缺点
优点: 放大倍数很大，非常灵敏，检测方便。
缺点: ①只能用来计数，不能区分射线的种类；
γ粒子的电离本领很小，一般看不到它 的径迹 射线 射线
二、探测射线的方法二——气泡室
1、工作原理：
射线使液体分子电离，过 热液体以离子点：直观﹑作用顶点可 见﹑有很好的多重效率﹑ 有效空间大和测量精度高 等等。
缺点：收集和分析数据较 慢，扫描﹑测量照片太费 时间﹐体积不容易做得很 大。