2019-2020年高三物理 第二十二章 原子核 四、放射性的應(yīng)用與防護(hù)(備課資料).doc

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●備課資料 2019-2020年高三物理 第二十二章 原子核 四、放射性的應(yīng)用與防護(hù)(備課資料) 伊倫居里（Irene Joliot-Curie1897～1956）于1897年9月12日生于巴黎，父親皮埃爾居里，母親瑪麗居里都是著名科學(xué)家，盡管伊倫12歲時(shí)才上學(xué)讀書，但從小就受到母親對(duì)她進(jìn)行的科學(xué)教育.瑪麗居里與她的同事和朋友建立了一個(gè)合作小組，共同擔(dān)負(fù)起對(duì)他們自己的子女進(jìn)行自然科學(xué)教育的責(zé)任.其中瑪麗居里教授物理，泡利、朗之萬(wàn)講授數(shù)學(xué)，J.佩蘭講授化學(xué).1909年，伊倫進(jìn)入塞維內(nèi)中學(xué)學(xué)習(xí)，第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)之前得到學(xué)士學(xué)位，之后進(jìn)入巴黎大學(xué)學(xué)習(xí).第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，伊倫作為護(hù)士為軍隊(duì)服務(wù).起初，她協(xié)助母親工作，在巴黎解放的幾個(gè)月之前，為了她的安全，伊倫和她的孩子被安排去了瑞士.1946年，伊倫就任鐳研究所主任，在1946年到1950年期間她還任法國(guó)原子能委員會(huì)的理事.1947年被蘇聯(lián)科學(xué)院選為通訊院士.由于缺乏防護(hù)，長(zhǎng)期受X射線和γ射線輻照，伊倫的健康受到嚴(yán)重傷害，使她患了急性白血病，并于1956年3月17日不幸于巴黎. 弗雷德里克約里奧—居里（Frederic Joliot-Curie 1900～1958） 法國(guó)核物理學(xué)家.1900年3月19日生于巴黎，1958年8月14日卒于巴黎.1923年畢業(yè)于巴黎理化?？茖W(xué)校，1930年提出關(guān)于放射性元素電化學(xué)性質(zhì)的博士論文，獲博士學(xué)位.1937年任法蘭西學(xué)院教授，1956年任鐳研究所和巴黎大學(xué)奧爾賽研究所所長(zhǎng).F.約里奧-居里1925年在M.居里領(lǐng)導(dǎo)的鐳研究所工作，從事釙的電化學(xué)研究.1930年在J.B.佩蘭領(lǐng)導(dǎo)的物理化學(xué)研究所工作，利用威耳孫云室和磁場(chǎng)進(jìn)行射線性質(zhì)的研究.1931年起，和他的妻子I.約里奧-居里合作進(jìn)行研究，曾在云室中拍攝到第一張由光子產(chǎn)生電子對(duì)的照片，并從鐳D（210Pb）中提取出釙.他們利用釙的α射線引起一些輕元素發(fā)生核反應(yīng)，進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)物的研究，結(jié)果為中子的發(fā)現(xiàn)提供了重要依據(jù).1933年在研究用α射線打擊鋁產(chǎn)生的正電子射線時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使在α射線源移去后，最初幾分鐘之內(nèi)仍有正電子放出，并證明其半衰期約為3.5分.他們認(rèn)為這是通過(guò)核反應(yīng)27Al(4He,n)30P生成了放射性的磷30，它以放射正電子的形式衰變?yōu)楣?0.后來(lái)又用放射化學(xué)方法分離出磷30.由于合成新放射性核素，他們共獲1935年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng).以后他們發(fā)現(xiàn)鈾經(jīng)中子轟擊后產(chǎn)生的放射性物質(zhì)中含有化學(xué)性質(zhì)與鑭相似的元素，為核裂變現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)提供了重要事實(shí).鈾裂變發(fā)現(xiàn)后，他們很快發(fā)現(xiàn)裂變中有多個(gè)中子和大量能量放出，預(yù)言可以實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，釋放核能.F.約里奧-居里1943年當(dāng)選為法國(guó)科學(xué)院院士.1945年10月法國(guó)成立原子能委員會(huì)，他任主席.1947年成為蘇聯(lián)科學(xué)院通訊院士，1949年成為院士.1950年任世界保衛(wèi)和平委員會(huì)主席. 約里奧—居里夫婦的最主要的成就是發(fā)現(xiàn)了人工放射性.1934年，他們用釙的α射線轟擊鋁箔，發(fā)現(xiàn)當(dāng)α源移去后，鋁箔有放射性；其強(qiáng)度也隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律下降.這種放射性是由α粒子打在鋁-27上發(fā)出一個(gè)中子而形成磷-30，磷-30不穩(wěn)定，又放射出正電子而形成的.實(shí)際上，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的放射性物質(zhì)磷-30： 2713Al+42He→3015P+10n 3015P→3014Si+10e 這就是I.居里所發(fā)現(xiàn)的人工放射性.他們還發(fā)現(xiàn)了其他一些由α粒子所引起的核反應(yīng)生成的人工放射性同位素.由于這一發(fā)現(xiàn)，他們?cè)?935年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng).后來(lái)，F(xiàn).約里奧-居里由于放射同位素在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的研究而當(dāng)選為法國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院院士. 約里奧—居里夫婦在正電子湮沒、光子轉(zhuǎn)化為電子對(duì)、從鐳D（210Pb)中提取釙、用α粒子轟擊輕元素產(chǎn)生核反應(yīng)、人工放射性的發(fā)現(xiàn)、鈾受中子轟擊后生成的放射性產(chǎn)物等研究方面都做出了貢獻(xiàn). 約里奧-居里夫婦因合成新的放射性核素而共同獲得了1935年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng). 自從1934年約里奧—居里夫婦有了這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)以后，物理學(xué)家們研究和發(fā)展了他們的方法.越來(lái)越多的、更大的粒子加速器問(wèn)世了，從此，科學(xué)家們幾乎能制取到每一種元素的放射性同位素.目前，所知的二千種以上的放射性同位素中，絕大多數(shù)都是人工制造的.現(xiàn)在，放射性同位素不但已廣泛地運(yùn)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)和國(guó)防工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，而且對(duì)于推動(dòng)某些學(xué)科的研究也產(chǎn)生了重大的影響，特別是對(duì)化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)更起了巨大的推動(dòng)作用.這就使原子（核）能的和平利用變成了現(xiàn)實(shí)，極大地造福于人類.同時(shí)，人造放射性核素的發(fā)現(xiàn)也為第一顆原子彈的制造提供了重要的啟示.人類歷史上第一顆原子彈的制造原理是費(fèi)米提出的.然而，費(fèi)米制造原子彈的程序完全是按照伊倫的人造放射性元素的理論和實(shí)踐來(lái)編排的.伊倫約里奧-居里作為發(fā)現(xiàn)人造放射性同位素的先驅(qū)，其貢獻(xiàn)將永遠(yuǎn)載入人類文明的史冊(cè). 居里夫人親眼看到伊倫取得了這樣驚人的成就，她感到無(wú)比的欣喜和寬慰.她曾對(duì)小女兒艾芙說(shuō)過(guò)，她確信伊倫會(huì)因發(fā)現(xiàn)人造放射性同位素而獲得諾貝爾獎(jiǎng)的.可惜，她卻沒有能活到這一天. 約里奧—居里夫婦還取得了另外一個(gè)可喜的成果.他們?yōu)閻垡蛩固沟摹百|(zhì)能關(guān)系”的公式帶來(lái)了可靠的證據(jù)：某些擁有能量的輻射是具體的粒子組成的，而原子質(zhì)量的消減亦可相應(yīng)地釋放出能量來(lái).他們所取得的這個(gè)成果立刻傳遍了世界，轟動(dòng)一時(shí). 就像居里夫婦一樣，伊倫和弗雷德里克既是生活道路上志同道合的伴侶，又是科學(xué)研究領(lǐng)域中辛勤耕耘的忠實(shí)合作者.在戰(zhàn)后的歲月里，他們主持建立了法國(guó)原子能委員會(huì)，伊倫是委員會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)成員之一.作為第一、二兩次世界大戰(zhàn)的親身經(jīng)歷者，他們深知不義的戰(zhàn)爭(zhēng)給人類帶來(lái)的災(zāi)禍.尤其是作為一個(gè)杰出的科學(xué)家，當(dāng)戰(zhàn)爭(zhēng)販子利用核武器對(duì)人類進(jìn)行新的戰(zhàn)爭(zhēng)威脅時(shí)，他們更感到自身責(zé)任重大.正如弗雷德里克所莊嚴(yán)宣布的：“科學(xué)家的天職叫我們應(yīng)當(dāng)繼續(xù)奮斗，徹底揭露自然界的奧秘，掌握這些奧秘便能在將來(lái)造福人類.但同時(shí)我們應(yīng)當(dāng)下決心參加社會(huì)勞動(dòng)，和人民一起保證我們的發(fā)現(xiàn)只供和平之用.”他們積極致力于世界的和平事業(yè)，為保證科學(xué)發(fā)明用于增進(jìn)人類的富裕與幸福而努力奮斗著. 約里奧—居里夫婦竭誠(chéng)致力于人類和平事業(yè)的行動(dòng)使一小撮反動(dòng)分子大為惱怒.當(dāng)時(shí)，弗雷德里克是法國(guó)科學(xué)研究院院長(zhǎng)和法國(guó)原子能委員會(huì)主席，因他勇敢而直言不諱地反對(duì)核武器的發(fā)展計(jì)劃而觸犯了法國(guó)當(dāng)局.1950年，法國(guó)當(dāng)局借口弗雷德里克有共產(chǎn)黨嫌疑而罷免了他的一切職務(wù).1951年，伊倫也受到株連而被迫退出了原子能委員會(huì)；由于伊倫的政治觀點(diǎn)，同年，美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)也除去了她的會(huì)員資格.這種對(duì)和平事業(yè)的挑釁，激起了世界公正輿論的強(qiáng)烈抗議.這些突如其來(lái)的打擊，影響了她們?cè)趯W(xué)術(shù)上取得更大的成就.