卢瑟福散射实验(Rutherford-Scattering-Experiment)课件.ppt

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1、放射性(Radioactivity)盧瑟福散射實驗(Rutherford Scattering Experiment)盧瑟福散射實驗(Rutherford Scattering Experiment)金箔(gold foil)輻射放射源(-source)顯微鏡(microscope)硫化鋅屏幕(zinc sulphide screen)散射實驗的結果(Experimental Results)絶大部份的 粒子(-particles)都沿直線穿過金箔(gold foil)。少量的-粒子會發生偏轉(deflection)。有個別的-粒子沿原路反彈。同位素(Isotopes)同一元素的原子核(nuc

2、leus)內，有相同的質子數目(proton number)，但不同的中子數(neutron number)，稱為同位素。同位素有相同的化學性質(chemical properties)，但不同的物理性質(physical properties)。氫(Hydrogen)氘(Deuterium)氚(Tritium)放射現象(Radioactivity)1986年法國物理學家貝克勒爾(Henri Becquerel)發現鈾鹽會放出一種射線，能令照相底片感光。此現象稱為放射現象。核輻射的種類(Types of Nuclear Radiation)-輻射(-radiation)-粒子即是氦原子核(He

3、lium nuclei)，由兩粒質子(protons)和兩粒中子(neutrons)組成。符號是-輻射(-radiation)-粒子即是電子(electrons)。-符號是-輻射(-radiation)-輻射是一種電磁波(electromagnetic waves)。-波長範圍約為10-11 10-13 m。-衰變(-Decay)核素(nuclide)進行-衰變時，新核素的質量數(mass number)會減少4，而原子序數(atomic number)會減少2。這個過程稱為嬗變(transmutation)。衰變過程可用以下方程式(equation)表示:-衰變(-Decay)核素(nucl

4、ide)進行-衰變時，新核素的質量數(mass number)會維持不變，而原子序數(atomic number)會增加1。進行嬗變(transmutation)時，原子核(nucleus)內的一粒中子轉變成為一粒質子(proton)及一粒電子(electron)。電子會被釋放，而質子則留在核內。衰變過程可用以下方程式(equation)表示:放射衰變系(Decay Series)擴散雲室(Diffusion cloud chamber)酒精的霧點顯示輻射的徑迹(tracks)。氈環 透明膠蓋海綿 乾冰放射源擴散雲室中的徑迹(Cloud chamber tracks)直角分义-徑迹磁場中的-徑

5、迹照相底片(Photographic film)輻射源能使底片曝光。金箔驗電器(Gold-leaf electroscope)將放射源移近金箔驗電器，金箔會垂下來。+金箔下垂The electroscope leaf falls放射源(Radioactive source)蓋革-彌勒管(Geiger-Mller tube)蓋革-彌勒管通常與定率計相連。定率計的計數率顯示輻射的程度。核輻射的致電離能力(Ionization power)-粒子的致電離能力最強，而-輻射的致電離能力則最弱。-徑迹-徑迹-徑迹核輻射在空氣中的射程(Range in air)電離空氣需要能量，核輻射會逐漸失去能量而停下

6、來。核輻射在空氣中所能傳播的距離稱為射程。-輻射的射程最遠，而-輻射的射程則最短。5 cm 5 m 500 m核輻射在電場中的偏轉(Deflection by electric field)-粒子帶正電，因此向電場的負極偏轉-粒子帶負電，因此向電場的正極偏轉。-輻射不帶電，故不受電場影響。-粒子的質量較 粒子小，故偏轉的幅度較大。放射源電場-粒子-粒子-輻射鉛塊核輻射在磁場中的偏轉(Deflection by magnetic field)-粒子與-粒子以不同的幅度向相反方向偏轉。-輻射不受磁場影響。-粒子-粒子-輻射 放射強度(Activity)放射樣本(radioactive sample

7、)的放射強度是指在單位時間內，不穩定原子的衰變數目。單位:貝克勒爾(becquerel)Bq放射樣本(radioactive sample)的放射強度表示樣本的衰變速率。半衰期(Half-life)放射性同位素(radioactive isotope)的半衰期就是該同位素有一半原子衰變(decay)所需的時間。放射性同位素的半衰期也相等於它的放射強度(activity)減半所需的時間。本底輻射(Background radiation)本底輻射來自 外太空的宇宙射線 岩石和土壤中的天然放射物 空氣中的放射物質 人體本身 輻射塵 醫療診斷輻射的影響(Effect of Radioactivity

8、)致命不致縮短壽命無顯著影響增加患癌機會放射同位素的應用(Applications of radioactive isotope)醫學上的應用(In medicine)工業上的應用(In industry)農業上的應用(In agriculture)考古學上的應用(In Archaeology)使用放射源的安全措施 使用適當的鉛製容器來存放放射源。拿取放射源時，必須使用鑷子或專用的工具。切勿將放射源對著人的身體，特別是眼睛。與放射源保持一米以上的距離。核裂變(Nuclear Fission)利用慢中子(slow neutron)撞擊鈾-235 的原子核(nucleus)，鈾核便會分裂成為兩個較

9、輕的子核，並放出中子。+能量鏈式反應(Chain Reaction)鈾原子核分裂時，會放出兩至三粒中子。這些中子又再撞擊其它鈾原子使其繼續裂變，結果產生鏈式反應。核反應堆(Nuclear Reactor)混凝土防護層反應堆反應堆壓力容器核燃料控制棒高壓水循環系統蒸汽鍋爐渦輪發電機冷卻塔核聚變(Nuclear Fusion)兩個質量較小的原子核結合成為一質量較大的原子核，同時放出大量的能量。這個過程稱為核聚變。能量核子武器 利用核反應的光熱輻射、衝擊波和感生放射性造成殺傷和破壞作用，以及造成大面積污染，阻止對方軍事行動以達到戰略目的的武器。原子彈 氫彈 中子彈醫學上的應用(In medicine

10、)放射療法(Radiotherapy)示蹤物(Tracer)消毒(Sterilization)心臟起搏器(Pacemaker)工業上的應用(In industry)厚度計(Thickness gauge)煙霧探測器(Smoke detector)食物保鮮(Food preservation)農業上的應用(In agriculture)基因改造(Genetic improvement)消滅害蟲(Pest control)示蹤物(Tracers)考古學上的應用(In Archaeology)碳-14 年代測定法(Carbon-14 dating)地質年代測定法(Geological dating)