Hiện tượng phóng xạ hạt nhân

1. Hiện tượng phóng xạ

  • Định nghĩa: là hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác gọi là hiện tượng phóng xạ.
  • Quy ước: hạt nhân phóng xạ là hạt nhân mẹ, hạt nhân sản phẩm là hạt nhân con.

2. Tia phóng xạ

  • Có 3 loại tia phóng xạ chính
    • Tia alpha (kí hiệu α)
    • Tia beta (kí hiệu β)
    • Tia gamma (kí hiệu γ)
  • Bản chất của các tia

                    

  Bản chất

Vận tốc

Quãng đường đi
Tia α
  • Hạt nhân nguyên tử heli (\(_2^4He\))
2.107 m/s
  • Ion hóa mạnh.
  • Đi tối đa 8 cm trong không khí. 
  • Không xuyên qua được tấm bìa dày cỡ 1 mm.
Tia β
  • Tia β-. Đó là hạt êlectron (\(_{-1}^{\ \ 0}e\) hay \(e^-\)) .
  • Tia β+. Đó là các pôzitron, hay êlectron dương (kí hiệu \(_{+1}^0e\) hay \(e^+\)).

xấp xỉ vận tốc ánh sáng 

3.108 m/s

  • Ion hóa yếu hơn của tia α.
  • Mất ít năng lượng hơn so với α nên đi được dài hơn cỡ vài mét trong không khí.
  • Xuyên qua được lá nhôm dày cỡ milimet.
Tia γ
  • là sóng điện từ có bước sóng ngắn (dưới 10-11m), cũng là hạt phôtôn có năng lượng cao.
xấp xỉ vận tốc ánh sáng
  • Ion hóa không khí yếu hơn của tia α và β.
  • Khả năng đâm xuyên mạnh nhất so với α và β.
  •  
    • Sự lệch của các tia trong điện trường 

                                                 

  •  
    • Sự lệch của các tia trong từ trường

                                                

3. Định luật phóng xạ. Độ phóng xạ

  • Định luật phóng xạ
    •  Số hạt phóng xạ:

                       \(N (t) = N_0e^{-\lambda T} = N_02^{-t/T}.\ \ (1)\) 

                Trong đó: \(N(t)\) là số hạt nhân còn lại chưa phóng xạ sau thời gian \(t\).

                                 \(N_0\) là số hạt nhân ban đầu.

                                 \(T\) là chu kì bán rã của chất phóng xạ.

                                   \(\lambda = \frac{\ln 2}{T}\), gọi là hằng số phóng xạ đặc trưng cho từng loại chất phóng xạ.

  •  
    • Khối lượng chất phóng xạ: 

                        \(m(t) = m_0.e^{-\lambda T} = m_02^{-t/T}. \ \ (2)\)

                Trong đó: \(m(t)\) là khối lượng hạt nhân còn lại sau thời gian \(t\).

                                 \(m_0\) là khối lượng hạt nhân ban đầu.

CHÚ Ý: Trong các công thức (1) và (2) thì khi làm bài tập hay sử dụng công thức \(N (t) = N_02^{-t/T}\) và \(m (t) = m_02^{-t/T}\) hơn.

               \(N(t)\)\(m(t)\) lần lượt là số hạt nhân còn lại, khối lượng còn lại sau thời gian \(t\). Vậy số hạt nhân, khối lượng đã bị phóng xạ sẽ được tính như sau

               Số hạt nhân đã bị phóng xạ:  \(\Delta N = N_0-N(t) = N_0(1-2^{-t/T}). \ \ (3)\)

               Khối lượng hạt nhân đã bị phóng xạ: \(\Delta m = m_0-m(t) = m_0(1-2^{-t/T}). \ \ (4)\)

  • Độ phóng xạ
    • Định nghĩa: đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của chất phóng xạ người ta đại lượng độ phóng xạ. Độ phóng xạ được xác định là số phân rã trong một giây. Đơn vị là becơren (Bq).

                                                       1 Bq  = 1 phân rã/giây

Ngoài ra còn dùng đơn vị curi (Ci): 

                                                        1 Ci = 3,7.1010 Bq,      

  •  
    • Biểu thức xác định độ phóng xạ

                            \(H (t)= \lambda N(t). \ \ (6)\)                  

         Trong đó: \(H(t)\) là độ phóng xạ sau thời gian \(t\).

                          \(N(t)\)là số hạt nhân còn lại chưa phóng xạ sau thời gian \(t\).

          Thay (1) vào (6) ta thu được biểu thức

                           \(H (t) = H_02^{-t/T}.\ \ (7)\)

           Trong đó: \(H_0\) là độ phóng xạ ban đầu: \(H_0 = \lambda N_0. \ \ (8)\)

CHÚ Ý: Khi tính toàn sử dụng công thức\((6)\)\((7)\) và \((8)\) thì đơn vị của chu kì \(T\)  trong \(\lambda = \frac{\ln 2}{T}\)phải lấy là giây. Còn trong tỉ số \(\frac{t}{T}\) thì chỉ cần 2 thời gian cùng đơn vị là được.

4. Đồng vị phóng xạ

  • Có hai loại đồng vị phóng xạ: 
    • Đồng vị phóng xạ tự nhiên: có sẵn trong tự nhiên.
    • Đồng vị phóng xạ nhân tạo (thường thuộc loại phân rã β và γ).
  • Các đồng vị phóng xạ của một nguyên tố hóa học có cùng tính chất hóa học như đồng vị bền của nguyên tố đó.

 

                            

 

 

Hỏi đáp

Câu 3 (Gửi bởi Lê Hương Giang)
Trả lời
1
Hỏi đáp, trao đổi bài Gửi câu hỏi cho chủ đề này
Luyện trắc nghiệm Trao đổi bài

Tài trợ


Tính năng này đang được xây dựng...