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電子はマイナスの電気をもつ粒子です。電子線やX線は、性質と使い道を分けて整理します。
原子の構造
用語
原子の構造
原子は中心の 原子核と、その周りを回る 電子からなる。
- 原子核：陽子（＋）と中性子（電気なし）からなる
- 電子：－の電気を持つ、原子核の周りを回る
- 通常は陽子の数＝電子の数で電気的に中性
- 原子の大部分はほとんど何もない空間
電子と電流の関係
重要
電流の正体
電流の正体は 電子の流れ。
電流の向きと電子の向き
電流の向き：＋ → −（電池の＋極から−極へ）
電子の向き：− → ＋（電子は−なので逆）
→ 電流と電子の流れは逆向き
歴史的な理由：電子の発見前に電流の向きが決められたため
陰極線（電子線）の発見
クルックス管の実験
真空にした管に高電圧をかける
→ 陰極（−）から陽極（＋）へ何かが飛ぶ
→ これが 陰極線（電子線）
→ 1897年 トムソンが「電子」を発見
昔のテレビ（ブラウン管）はこの原理
陰極線の性質
- 直進する
- 磁石を近づけると曲がる
- 電場（電圧）で曲がる（−の電気を持つから）
- 蛍光物質を光らせる（テレビの画面）
放射線とは
用語
放射線
物質を通り抜けたり、物質を変化させたりする力をもつ 高エネルギーの粒子や電磁波。原子核から出るものや、装置で発生させる X線などがある。
放射線の種類
| 名前 | 正体 | 透過力 | 遮蔽 |
|---|---|---|---|
| α（アルファ）線 | ヘリウム原子核 | 小 | 紙 |
| β（ベータ）線 | 電子 | 中 | アルミ板 |
| γ（ガンマ）線 | 電磁波（短波長） | 大 | 鉛・分厚いコンクリート |
| X線 | 電磁波 | 大 | 鉛 |
| 中性子線 | 中性子 | 非常に大 | 水素を含む物質 |
放射性物質と半減期
- 放射性物質：放射線を出す物質（ウラン、ラジウム、ヨウ素131 など）
- 半減期：放射性物質の量が半分になる時間
- ヨウ素131：約 8日 ／ セシウム137：約 30年 ／ ウラン238：約 45億年
放射線の利用
- 医療：レントゲン（X線）、CT、放射線治療（がん）
- 工業：金属の検査、厚さ測定
- 食品の殺菌：ジャガイモの芽止め
- 原子力発電：ウランの核分裂を利用
- 年代測定：炭素14法など
放射線と安全
放射線の影響
少量：自然放射線として常に浴びている（宇宙から、大地から、食物から）
大量：細胞を傷つける、がんのリスク
2011年 福島第一原発事故 → 放射線への関心高まる
単位：ベクレル（Bq）＝放射能の強さ、シーベルト（Sv）＝人体への影響
安全メモ：放射線は「便利だが管理が必要」
- X線撮影や放射線治療は、必要な量を管理して使う医療技術である。
- 放射線は見えないため、距離をとる・時間を短くする・遮へいするという考え方で安全を保つ。
- 「放射線はすべて危険」でも「少量なら何でも安全」でもなく、量と使い方で判断する。
つまずきポイント①：電流と電子の方向
- 電流：＋極 → −極（昔の決め事）
- 電子：−極 → ＋極（実際の流れ）
- 逆向きであることに注意。
つまずきポイント②：α線・β線・γ線の透過力
- α線：紙で止まる（最も弱い透過）
- β線：アルミ板で止まる
- γ線：鉛・コンクリートが必要（最も強い透過）
- X線：γ線と同程度の透過力
練習問題
問題1（電子）
電流の向きと電子の流れる向きの関係は。なぜか。
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逆向き（電流は＋→−、電子は−→＋）。電子の発見前に電流の向きが決められたため、後から発見された電子と逆向きになった。
問題2（放射線）
- レントゲン撮影に使う放射線
- 紙で止まる放射線
- 最も透過力が強い放射線
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(1) X線 (2) α線 (3) γ線（中性子線もとても強い）
問題3（原子の構造）
原子はどんな粒子からできているか。
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中心に原子核（陽子＋中性子）があり、そのまわりを電子が回る。
まとめ
- 原子＝原子核（陽子＋中性子）＋電子。
- 電流の正体は 電子の流れ。
- 電流の向きと電子の流れは 逆。
- 陰極線：真空中で電子が飛ぶ → ブラウン管の原理。
- 放射線：α・β・γ・X線。医療・治療・発電に利用。
- 放射線量の単位：ベクレル（強さ）、シーベルト（人体影響）。