探测射线的方法.ppt
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气泡室里装的是液体,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.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:四、放射性的应用与防护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。为了认定新粒子,把新粒子引进电场和磁场,测出了它的质量和电量,确认与氢核相同:带有一个单位的正电量,质量是电子质量的1800多倍。卢瑟福把它叫做质子.质子的符号是H或P在云室里做卢瑟福实验,还可以根据径迹了解整个人工转变的过程.英国物理学家布拉凯特在所拍摄的两万多张照片的40多万条α粒子径迹中,发现了8条产生分叉的记录.分叉情况表明,α粒子击中氮核后,生成一个新核,同时放出质子。新核的电量较大速度较慢,径迹短而粗;质子速度大,电量小,故径迹细而长.根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒,可以写出这个发现质子的核反应方程并得知氮核放出质子后变成了氧核.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。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.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5.7MeV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55MeV,这与实际测得的射线能量10MeV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55MeV与10MeV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。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。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: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.与天然的放射性物质相比,人造放射性同位素:(1)利用它的射线“鲁棉一号”就是山东省棉花研究所的科技人员应用放射性同位素钴-60放出的伽玛射线处理棉花杂交的后代育成的.(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.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