Saturday, October 13, 2012

X射线与物质的相互作用,依次总结为:①核转变:可以理解为不稳定核素转变为稳定核素时必须自发的牺牲(亏损)部分质量或能量,而以α衰变(实质是放出He核,E=Mc2),β衰变(实质是放出电子),γ衰变(实质是光子)的形式释放出能量,即结合能,使剩余的核子结合的更紧密,也就更稳定

X射线与物质的相互作用,依次总结为:①核转变:可以理解为不稳定核素转变为稳定核素时必须自发的牺牲(亏损)部分质量或能量,而以α衰变(实质是放出He核,E=Mc2),β衰变(实质是放出电子),γ衰变(实质是光子)的形式释放出能量,即结合能,使剩余的核子结合的更紧密,也就更稳定

放射物理知识比较抽象,其内容涉及现代物理学、原子物理学、工程数学等。如何能使学生牢固掌握放射物理的基本概念,并将其灵活地应用于后续核转变、射线的基本特性、射线与物质的相互作用等知识当中呢?在实践教学中,笔者采用了“结合能”概念,并将其作为所有内容的主线,同时拓展了“结合能”概念的外延,从微观到宏观,从自然科学到社会科学,应用普遍联系的观点,把所有知识有机的融合,从抽象到具体,使学生对本门课程产生了浓厚兴趣,取得了较满意的教学效果。
【关键词】 放射物理;结合能;教学
  近年来全国很多医学类高校都开设了医学影像本科专业。《放射物理与防护》做为该专业的专业基础课,也是专业入门课,其教学内容涉及放射物理学基础、辐射剂量学基础以及放射防护的基本标准与知识三大部分[1]。其中放射物理部分,不仅是后两部分的教学基础,还承担着为后续专业课程奠定基础的作用,可见其地位之重要。但是教师在教学实践中发现不少影像班医学生对学习放射物理课程感到吃力,缺乏兴趣;而且,目前全国尚无统一的《放射物理与防护》本科教材,各高校均根据自身办学条件选用不同版本的教材。如何科学、合理的组织教学内容使学生轻松快乐的掌握本门课程的核心知识,笔者做了初步的实践,愿与同行共同探讨提高。
  1 提出问题
  放射物理知识比较抽象,其内容涉及现代物理学、原子物理学、工程数学等。如何能使学生牢固掌握放射物理的基本概念,并将其灵活地应用于后续核转变、射线的基本特性、射线与物质的相互作用等知识当中呢?在实践教学中,笔者采用了“结合能”概念,并将其作为所有内容的主线,同时拓展了“结合能”概念的外延,从微观到宏观,从自然科学到社会科学,应用普遍联系的观点,把所有知识有机的融合,从抽象到具体,使学生对本门课程产生了浓厚兴趣,取得了较满意的教学效果。
  2 解决问题
  2.1 “结合能”概念的引入:教材当中“结合能”的概念:①原子核外壳层电子的结合能:“通常把移走原子中某壳层电子所需要的最小能量,称为该壳电子在原子中的结合能。”②原子核结合能:“自由状态的单个核子结合成原子核时所释放出来的能量,称为原子核的结合能。”
  2.2 “结合能”概念的拓展:“两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量,就叫结合能。”分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能;自由电子与原子核结合为壳层电子时所释放的能量(原子能级)或把该壳层电子从该原子中移走成为自由电子所需要的最小能量(结合能),|原子能级|=|结合能|;原子通过公用电子对结合为分子时放出的能量叫做化学结合能。
  因为几个粒子单独的质量和要比他们结合成复合粒子的质量要大,亏损的那一部分质量以能量的形式释放出去,那部分能量就叫结合能,亏损的能量(根据爱因斯坦质能方程E=MC2,C为光速,M为质量)越大,即结合能数值越大,形成的复合粒子就结合的越紧密,也就越稳定。
  两个人之间为对方付出(亏损)的越多,即结合能越大,关系越紧密不易分开;一个集体中每个人都为集体付出,这个集体才能更团结;一个国家每个人都为人民服务,国家才更有凝聚力,才更稳定。相反,每个人都只顾个人利益,集体就不团结,国家就不稳定。
  2.3 “结合能”概念的应用:经过拓展后的结合能概念更容易理解,因此将这个概念引入核转变,X线的基本特性,X射线与物质的相互作用,依次总结为:①核转变:可以理解为不稳定核素转变为稳定核素时必须自发的牺牲(亏损)部分质量或能量,而以α衰变(实质是放出He核,E=Mc2),β衰变(实质是放出电子),γ衰变(实质是光子)的形式释放出能量,即结合能,使剩余的核子结合的更紧密,也就更稳定。②X射线的基本特性,比如荧光作用,可以理解为某些物质被X线照射后,其原子获得能量被激发处于不稳定状态为了重新回到稳定状态而向外界释放能量(荧光光子)。X线的发现就是基于它的荧光作用。③X射线与物质的相互作用,比如光电效应的实质是物质吸收X线使其产生电离的过程,可以理解为原子接收到光子能量被电离后处于不稳定状态当其回到基态时向外界释放能量(特征辐射光子,俄歇电子)。光电效应也是生物体受照射后生物损伤的物理基础。
  总结,将“结合能”概念拓展,引入《放射物理与防护》的放射物理部分,使得微观世界具体化、形象化。以结合能概念为切入点,有了贯穿整个章节的主线,使教师教学思路清晰,有了着手点,学生学习目标明确,并且培养了学生的发散性思维[2]。因而,很好地解决了教与学之间的矛盾,教师教得轻松,学生学得快乐。
  需要注意的是拓展结合能概念进行放射物理教学时,一定要根据医学生的特点,紧紧围绕教学目的和重、难点,避繁就简,同时引入人文教育,比如老子的道德经“圣人不积,既以为人,己愈有,既以与人,己愈多”。就像两个核子只有牺牲质量放出能量才能结合,而且质量亏损越大,释放出结合能越多,两个核子才能结合的越紧密。对于单个核子而言质量有所亏损,而对于整个原子来讲它却的到了另一个核子。所谓“舍得”得到的远远大于舍去的,就像圣人,不积利,而积德,舍小利,而得民心,得民心者,得天下。寓教于乐,与教于德,方能取得理想的教学效果。
【参考文献】
  [1] 王鹏程.普通高等教育“十一五”国家级规划教材全国高职高专卫生部规划教材[M].第2版.放射物理与防护,北京:人民卫生出版社,2009:5.

  [2] 张泽宝.全国高等学校医学影像学专业规划教材[M].第2版.医学影像物理学,北京:人民卫生出版社,2005:8.

  [编校:朱林]

No comments:

Post a Comment