PHÓNG XẠ
1. Hiện tượng phóng xạ
a. Định nghĩa
+ Hiện tượng một hạt nhân không bề vững tự phát phân rã phát ra các tia phỏng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác là hiện tượng phóng xạ.
+ Quá trình phân rã phóng xạ chỉ do các nguyên nhân bên trong gây ra và hoàn toàn không chịu tác động của các yếu tố thuộc môi trường ngoài như nhiệt độ, áp suất...
+ Người ta quy ước gọi hạt nhân phóng xạ là hạt nhân mẹ và hạt nhân sản phấm phân rã là hạt nhân con.
b. Các dạng phóng xạ
+ Phóng xạ α: \(_Z^AX \to _{Z - 2}^{A - 4}Y + _2^4He\) .
Dạng rút gọn: \(_Z^AX \to _{Z - 2}^{A - 4}Y\)
− Tia α là dòng hạt nhân \(_2^4He\) chuyển động với vận tốc 2.107 m/s. Đi được chừng vài cm trong không khí và chừng vài µm trong vật rắn.
+ Phóng xạ β-
Tia β- là dòng electron ( \(_{ - 1}^0e\) ): \(_Z^AX \to _{Z + 1}^AY + _{ - 1}^0e + _0^0\overrightarrow v \).
Dạng rút gọn: \(_Z^AX \to _{Z - 1}^AY\)
+ Phóng xạ β+
− Tia β+ là dòng pôzitron \(\left( {_1^0e} \right):_Z^AX \to \,_{Z - 1}^AY + _1^0e + _0^0v.\)
Dạng rút gọn: \(_Z^AX \to _{Z - 1}^AY\)
* Tia β- và β+ chuyển động với tốc độ c, truyền được vài mét trong không khí và vài mm trong kim loại.
* Trong phóng xạ β+ còn có hạt nơtrino và trong phóng xạ β- còn có phản hạt của nơtrino
+ Phóng xạ γ: \({E_2} - {E_1} = hf\)
− Phóng xạ γ là phóng xạ đi kèm phóng xạ α, β- và β+.
− Tia γ đi được vài mét trong bêtông và vài cm trong chì.
2. Định luật phóng xạ
a. Đặc tính của quá trình phóng xạ
+ Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân.
b. Định luật phân rã phóng xạ
− Xét một mẫu phóng xạ ban đầu.
+ N0 số hạt nhân ban đầu.
+ N số hạt nhân còn lại sau thời gian t: \(N = {N_0}{e^{ - \lambda t}}\)
Trong đó X là một hằng số dương gọi là hằng số phân rã, đặc trưng cho chất phóng xạ đang xét.
c. Chu kì bán rã (T)
− Chu kì bán rã là thời gian qua đó số lượng các hạt nhân còn lại 50% (nghĩa là phân rã 50%):
\(T = \frac{{\ln 2}}{\lambda } = \frac{{0,693}}{\lambda }.\)
− Lưu ý: Sau thời gian t = xT thì số hạt nhân phóng xạ còn lại là: N = \(\frac{{{N_0}}}{{{2^x}}}\)
d. Độ phóng xạ (H)
Chú ý: Sách cơ bản không viết về độ phóng xạ tuy nhiên đây là khái niệm rất quan trọng các em nên biết để có thể giải quyết nhiều bài toán khó.
Để đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yêu của một lượng chất phóng xạ, người ta dùng đại lượng gọi là độ phóng xạ (hay hoạt độ phóng xạ), được xác định bằng số hạt nhân phân rã trong một giây.
Độ phóng xạ đặc trưng cho tốc độ phân rã. Đơn vị đo độ phóng xạ có tên gọi là becơren, kí hiệu Bq, bằng một phân rã/giây.
Trong thực tế, người ta còn dùng một đơn vị khác, có tên là curi, kí hiệu Ci: 1Ci = 3,7.1010 Bq, xấp xỉ bằng độ phóng xạ của một gam rađi.
Vì số hạt nhân của một lượng chất phóng xạ giảm dần, nên độ phóng xạ H của chất phóng xạ cũng giảm theo thời gian. Nếu ΔN là số hạt nhân bị phân rã trong khoảng thời gian Δt, ta có:
\(\begin{array}{l} H = - \frac{{\Delta N}}{{\Delta t}} = \lambda {N_0}{e^{ - \lambda t}} = \lambda {N_0}{e^{ - \frac{t}{T}}}\\ \Rightarrow H = \lambda N. \end{array}\)
Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ tại thời điểm t bằng tích của hằng số phóng xạ và số lượng hạt nhân phóng xạ chứa trong lượng chất đó ở thời điểm t.
Độ phóng xạ ban đầu: \({H_0} = \lambda {N_0}.\)
Như vậy, ta có: \(H = {H_0}{e^{ - \lambda t}}\)
Độ phóng xạ của một lượng chất phóng xạ giảm theo thời gian theo cùng quy luật hàm số mũ giống như số hạt nhân (số nguyên tử) của nó:
\(\left\{ \begin{array}{l} H = \lambda N\\ {H_0} = \lambda {N_0} \end{array} \right. \Rightarrow H = {H_0}{e^{ - \lambda t}}\)
+ Người ta hay dùng các ước của curi: \(1mCi = {10^{ - 3}}Ci;\,\,\,\,1\mu Ci = {10^{ - 6}}Ci\) .
+ Trong thăm dò địa chất, người ta còn dùng đơn vị picocuri ( 1pCi = 10−12Ci) để so sánh độ phóng xạ rất nhỏ của đất đá tự nhiên:
+ Cơ thể chúng ta có tỉnh phóng xạ. Các phép đo cho thấy: một người có khối lượng 70 kg có độ phóng xạ trung bình 1,2.104 Bq trong đó chủ yếu là sự phóng xạ do kali K40 (4.5.103 Bq) và do cacbon C14 (3,7.103 Bq).
Trên đây là toàn bộ nội dung Tài liệu Lý thuyết tổng hợp về hiện tượng phóng xạ và định luật phóng xạ môn Vật lý 12 năm 2020. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .
Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:
-
Bài tập trắc nghiệm ôn tập mạch dao động điện từ có đáp án chi tiết năm 2020
-
Rèn luyện kỹ năng lập phương trình Dao động điều hòa Vật lý 12
-
Bài tập và công thức tính nhanh về Con lắc lò xo, Con lắc đơn trong DĐĐH
Chúc các em học tập tốt !
