Tổng hợp lý thuyết chuyên đề Hiện tượng phóng xạ hạt nhân và bài tập rèn luyện

  1. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪

    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 (\(_2^4He\))
    $2.10^7$ 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
    upload_2019-2-20_22-13-18.gif
      • Sự lệch của các tia trong từ trường
    upload_2019-2-20_22-13-18.png

    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.
     
  2. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
  3. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
  4. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
  5. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
    Khi nói về tia α, phát biểu nào sau đây là sai ?
    • Tia α phóng ra từ hạt nhân với tốc độ bằng 2000 m/s.
    • Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia α bị lệch về phía bản âm của tụ điện.
    • Khi đi trong không khí, tia α làm ion hóa không khí và mất dần năng lượng.
    • Tia α là dòng các hạt nhân heli ( \(_2^4He\)).
    Hướng dẫn giải:

    Tia α phóng ra từ hạt nhân với tốc độ bằng 20 000 m/s.
     
  6. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
    Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về tia alpha ?
    • Tia alpha thực chất là hạt nhân nguyên tử hêli (\(_2^4He\) ).
    • Khi đi qua điện trường giữa hai bản tụ điện, tia alpha bị lệch về phía bản âm tụ điện.
    • Tia alpha phóng ra từ hạt nhân với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng.
    • Khi đi trong không khí, tia alpha làm ion hoá không khí và mất dần năng lượng.
    Hướng dẫn giải:

    Vận tốc của tia alpha vào cỡ 20 000 m/s.
     
  7. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
  8. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
  9. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪
  10. Tác giả: LTTK CTV
    Đánh giá: ✪ ✪ ✪ ✪ ✪