1、1射 线 的 种 类 及 特 性伽 马 射 线伽 马 射 线 ， 或 射 线 是 原 子 衰 变 裂 解 时 放 出 的 射 线 之 一 。 此 种 电磁 波 波 长 很 短 ， 穿 透 力 很 强 ， 又 携 带 高 能 量 ， 容 易 造 成 生 物 体 细 胞 内的 DNA 断 裂 进 而 引 起 细 胞 突 变 、 造 血 功 能 缺 失 、 癌 症 等 疾 病 。但 是 它 可 以 杀 死 细 胞 ， 因 此 也 可 以 作 杀 死 癌 细 胞 ， 以 作 医 疗 之 用。1900 年 由 法 国 科 学 家 P.V.维 拉 德 （ Paul Ulrich Villard） 发 现，
2、 将 含 镭 的 氯 化 钡 通 过 阴 极 射 线 ， 从 照 片 记 录 上 看 到 辐 射 穿 过 0.2毫 米 的 铅 箔 ， 拉 塞 福 称 这 一 贯 穿 力 非 常 强 的 辐 射 为 射 线 ， 是 继 、 射 线 后 发 现 的 第 三 种 原 子 核 射 线 。1. 射 线 波 长 短 于 0.2 埃 的 电 磁 波 。 由 放 射 性 同 位 素 如 60Co或 137Cs 产 生 。 是 一 种 高 能 电 磁 波 ， 波 长 很 短 （ 0.001-0.0001nm）， 穿 透 力 强 ， 射 程 远 ， 一 次 可 照 射 很 多 材 料 ， 而 且 剂 量 比 较
3、 均 匀 ， 危险 性 大 ， 必 须 屏 蔽 （ 几 个 cm 的 铅 板 或 几 米 厚 的 混 凝 土 墙 ） 。 2. X 射 线 波 长 介 于 紫 外 线 和 射 线 间 的 电 磁 辐 射 。 由 德 国 物 理学 家 W.K.伦 琴 于 1895 年 发 现 ， 故 又 称 伦 琴 射 线 。 是 由 x 光 机 产 生的 高 能 电 磁 波 。 波 长 比 射 线 长 ， 射 程 略 近 ， 穿 透 力 不 及 射 线 。有 危 险 ， 应 屏 蔽 （ 几 毫 米 铅 板 ） 。 23. 射 线 由 放 射 性 同 位 素 （ 如 32P、 35S 等 ） 衰 变 时 放 出
4、 来带 负 电 荷 的 粒 子 。 在 空 气 中 射 程 短 ， 穿 透 力 弱 。 在 生 物 体 内 的 电 离 作用 较 射 线 、 x 射 线 强 。 射 线 是 高 速 运 动 的 电 子 流 0/-1e， 贯 穿 能力 很 强 ， 电 离 作 用 弱 ， 本 来 物 理 世 界 里 没 有 左 右 之 分 的 ， 但 射 线却 有 左 右 之 分 。 在 衰 变 过 程 当 中 ， 放 射 性 原 子 核 通 过 发 射 电 子 和中 微 子 转 变 为 另 一 种 核 ， 产 物 中 的 电 子 就 被 称 为 粒 子 。 在 正 衰变 中 ， 原 子 核 内 一 个 质 子
5、转 变 为 一 个 中 子 ， 同 时 释 放 一 个 正 电 子 ， 在“负 衰 变 ”中 ， 原 子 核 内 一 个 中 子 转 变 为 一 个 质 子 ， 同 时 释 放 一 个 电子 ， 即 粒 子 。4. 中 子 不 带 电 的 粒 子 流 。 辐 射 源 为 核 反 应 堆 、 加 速 器 或 中 子 发生 器 ， 在 原 子 核 受 到 外 来 粒 子 的 轰 击 时 产 生 核 反 应 ， 从 原 子 核 里 释 放出 来 。 中 子 按 能 量 大 小 分 为 ： 快 中 子 、 慢 中 子 和 热 中 子 。 中 子 电 离 密度 大 ， 常 常 引 起 大 的 突 变 。
6、 目 前 辐 射 育 种 中 ， 应 用 较 多 的 是 热 中 子和 快 中 子 。 5. 紫 外 光 或 者 紫 外 线 ， 是 一 种 穿 透 力 很 弱 的 非 电 离 辐 射 。 核 酸吸 收 一 定 波 长 的 紫 外 光 能 量 后 ， 呈 激 发 态 ， 使 有 机 化 合 物 加 强 活 动 能力 ， 从 而 引 起 变 异 。 可 用 来 处 理 微 生 物 和 植 物 的 花 粉 粒 。 6. 激 光 二 十 世 纪 六 十 年 代 发 展 起 来 的 一 种 新 光 源 。 激 光 也 是 一 种 电 磁 波 。 波 长 较 长 ， 能 量 较 低 。 由 于 它 方
7、向 性 好 ，仅 0.1左 右 偏 差 ， 单 位 面 积 上 亮 度 高 ， 单 色 性 好 ， 能 使 生 物 细 胞 发3生 共 振 吸 收 ， 导 致 原 子 、 分 子 能 态 激 发 或 原 子 、 分 子 离 子 化 ， 从 而引 起 生 物 体 内 部 的 变 异 。 各 种 射 线 ， 由 于 电 离 密 度 不 同 ， 生 物 效 应 是 不 同 的 ， 所 引 起 的 变异 率 也 有 差 别 。 为 了 获 得 较 高 的 有 利 突 变 ， 必 须 选 择 适 当 的 射 线 ， 但由 于 射 线 来 源 、 设 备 条 件 和 安 全 等 因 素 ， 目 前 最 常
8、 用 的 是 射 线 和x 射 线 。 可 见 光 ， 红 外 线 ， 紫 外 线 等 ， 是 由 源 自 外 层 电 子 引 起 。 伦 琴 射 线由 内 层 电 子 引 起 。 射 线 是 由 原 子 核 引 起 。案例 4 射线的探测与防护一、教学内容分析1、内容与地位这部分知识属于普通高中物理课程标准选修模块“选修 2-3”中的第五章第 4 节内容，是本模块二级主题“原子结构与核技术”中关于原子结构及放射性知识部分的最后一节。通过本节内容的研习，让学生对射线有更切身的感受，并知道射线防护知识，增强自我保护和环境保护的意识。此前的三节学习，学生对原子结构及原子核衰变规律（如半衰期） 、放
9、射性同位素的应用等知识已有了解，同时也已接触了相关的力、热、电、磁等相关知识。但是，学生对探测4射线的仪器及射线污染等切身体验和感受不多，所以，在指导学生研习这节内容时，要充分做好可能的实验演示，若确无条件演示，也应利用多媒体将相关仪器加以展示并讲清其原理。让学生了解人类认识微观世界的方法和体会科学与技术的紧密联系。2、教学目标（1）了解现代探测放射线的方法，开拓学生视野。同时让学生了解人类是怎样认识微观世界的。（2）知道简单的放射性防护措施。增强自我防护与环境保护意识。3、教学重点、难点重点：通过对现代几种常用探测射线的方法，包括威耳孙云室、气泡室、计数器等仪器及其探测方法的原理、使用方法等
10、的简要介绍，让学生了解人类认识微观世界的方法和途径，并体会科学与技术的紧密联系。难点：实验的成功演示及方法引申。二、教学案例设计（一）引入新课教师：通过前面的学习，我们知道原子核发生衰变时会放射出 、 等射线，这些射线有着广泛的用途。然而，5这些射线我们看不见也摸不着，当初科学家们是怎么发现并研究这些射线的呢？另外，大家知道射线的广泛用途的同时，可能也知道这些射线也会产生严重污染，那么，我们又是如何对射线进行防护呢？这就是我节课我们要研习的问题。（二）板书 射线的探测与防护教师：我们可以观察弹簧的形变，可以测量乒乓球的大小，但是，我们用肉眼很难观察玻璃瓶的受力形变，而用肉眼直接观察分子的大小和
11、分子的运动，则更是不可能。可是，现在我们大家对玻璃瓶的微小形变和分子大小及分子运动都有了相当的了解。想想看，我们是如何做到这些的？学生 1：我们选用了扁圆形的玻璃瓶，并在瓶里装满红色的墨水，这样就可以通过玻璃的微小形变造成玻璃瓶体积的较大改变，而体积的改变又通过细管液面的升降直观地反映出来。学生 2：我们通过单分子油膜法实验，感知分子的大小。学生 3：我们借助于显微镜对布朗运动进行分析，间接得知分子运动。教师：对！对一些微小量或无法用肉眼观察的量，我们可以用微小量放大法，也可以通过观察它们产生的效应来感知、研究它们。在我们的学习、生活中，运用这种方法的还有很6多，让我们一起再举一些事例来。学生
12、 1：在高空飞行的飞机有时会留下蒸气尾迹，因此，我们看到高空蒸气尾迹，哪怕既没看到飞机也没听到飞机的声音，我们就能断定飞机飞过。而飞行表演，为了增加可见度，更是有意让表演的飞机喷出彩色的气体。学生 2：我们在观察光的直进和光的反射和折射现象时，在光的观察区域喷烟或在水中洒些粉笔屑。学生 3：我们用在油中悬浮的发屑在电场的分布来感知电场本身的分布情况；我们用一系列小磁针在磁场的分布来感知磁场本身的分布情况。教师：说得好！那么这些方法对我们探测射线，有哪些可以借鉴？学生 1：射线能使照相底片感光、我们可以通过底片的曝光情况来探测射线。学生 2：射线能使气体电离，我们可以用验电器或已充电的电容器来探
13、知是否有气体电离，进而探测射线。学生 3：射线能使荧光物质产生荧光，我们可以用涂有荧光物质的光屏的发光来探测射线。教师：学生 2 的方法行得通吗？学生：理论上可行，但是，操作上做不到。因为空气里7有水汽，会导走电荷；另外，大气里本身也存在一定量的电荷。教师：说得好。当初科学家们在探测射线问题上也是与今天的同学们一样，根据射线的效应，提出方案实施方案改进方案。逐步找到了探测射线的确实可行的办法。下面我们就一起来看书学习 4 种常用的射线探测技术。（学生看书、并交流讨论，教师巡视、答疑）教师：好！通过刚才的看书与讨论，相信大家都想亲眼目睹这些仪器及其探测射线的情形。下面我们就来做两个演示。（教师介
14、绍并演示威尔逊云室实验；介绍盖革计数器并由学生用它来检测带来的矿石、磁砖等材料的放射性情况。 ）教师：现在我们一起来完成课本 P.83 的演示实验。在做实验之前，哪位同学愿意就其中一个或几个问题谈谈自己的看法？学生 1：计数器与计数管相连，开启计数器电源后，扬声器应当会发声，因为我们的实验室地面是大理石，水槽用磁砖砌成。这些材料都有放射性。学生 2：若把放射源放在计数管附近，扬声器发出的“卡嚓”声的频率更高，频率越高说明放射源的放射性越强。若8计数管逐渐离开放射源，射线的强度应当逐渐变弱。学生 3：若在放射源与计数管间插入纸张或塑料片，射线变弱则说明有 射线；若插入金属薄片后射线又变弱，则说明
15、有 射线；而 射线则需几厘米厚的铅板才能挡住。教师：同学们分析的很好。下面我们就一起来演示分析。（师生共同演示实验，分析现象，并引出本底辐射概念）教师：我们刚才的演示，很好地说明了 P.84 的例题。下面大家来讨论一下这个例题，并就此归纳出三种射线的穿透本领。（学生阅读讨论例题，归纳交流，教师总结。 ）教师：正是通过对射线的探测和研究，我们才开发了射线应用的广阔领域。刚才大家亲手探知矿石、磁砖都有放射性，有的放射性还很强。我们知道，这些射线却给我们带来了污染。同学们知道的射线污染事件有哪些？学生 1：美国 1945 年向日本广岛和长崎投掷两枚原子弹，当时就炸死约 10 万人，在以后的 50 多
16、年里因放射性污染又死了许多平民。学生 2：1987 年前苏联的切尔诺贝利核电站的核泄露造9成许多人员伤亡。学生 3：北京青年报2001 年 9 月 6 日报到小小“钥匙链”放倒 13 人事件。教师：那么，射线有哪些危害呢？我们又应当如何防护？大家来一起阅读课本。（学生看书、并交流讨论，教师巡视、答疑）教师：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 世纪人们就是在毫无防备的情况下研究放射性，一些科学家如居里夫人因射线污染严重伤害了自身健康。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，如核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄。刚才实验用的放射
17、源镭实验后要放回铅管，我则要用热水、肥皂洗手。通过今天的学习，我希望大家对射线防护有新的认识。（三）小结教师：通过这一节的学习，同学们能不能对射线探测的方法及常用的探测射线仪器进行对比分析？你能想出新的探测法吗？另外，为了防止射线对人体和环境造成污染，同学们通过本节知道了哪些防护措施？三、案例评析这个教学案例的设计将要研习的内容及其渗透的方法与10学生的已有经验和已有知识有机地结合起来，增强了学生对探测射线的方法学习的兴趣，通过相关方法手段的对比，促进学生的情感体验，有利于学生形成正确的价值观。从射线能使照相底片感光、使气体电离、使荧光物质产生荧光等三种现象来探知射线的存在其主导思想就是间接观
18、察，“透过现象看本质” ，与力学中的微小形变放大、热学中的布朗运动观察及影视中常见的飞行表演及高空飞机飞过在机后留下的长长的“白烟”进行了有益的类比，进而引出四种常用的探测射线仪器，这是本节课的关键。这样讲探测水到渠成，学生思考既有具体事实为依托，又有理论分析，创新的余地。最后对射线的防护进行了介绍，介绍人中引用第一代研究射线的科学家如居里夫人受射线伤害的事例，让学生了解科学的艰辛与危险，知道只有不畏艰险的人才能攀登科学的高峰。而“钥匙链”的故事又让学生明白射线污染就在我们身边，以引起学生们对射线防护知识的重视，并提高自我防护意识。四、教学资源链接在网络搜索中分别输入“射线的探测” 、 “射线的防护” 、 “威尔逊云室” 、 “盖革计数器” 、 “居里夫妇与放射医学” 、 “原子弹” 、“核电站”等关键词，从网上搜索关于射线探测与防护知识，从中选择一些合适的内容作为学生的阅读材料。 11
