Phóng xạ là gì? Định luật phóng xạ hạt nhân

Vật lý 12.VII Vật lý hạt nhân vatlypt.com 29/10/16 9,975 0
  1. vatlypt.com

    vatlypt.com 29/10/16
    #1

    Giáo viên | 8/10/16 | 6,513 | 4,311

    Hà Nội

    Phóng xạ là quá trình phân hủy tự phát của một hạt nhân không bền vững (tự nhiên hoặc nhân tạo). Quá trình phân hủy này kèm theo sự tạo ra các hạt và có thể kèm theo sự phát ra các bức xạ điện từ.
    [​IMG]
    Kết luận này được đưa ra sau khi các nhà khoa học phát hiện một số đồng vị phóng-xạ trong chuối. Tuy nhiên, bạn đừng quá lo lắng vì lượng phóng-xạ này rất nhỏ, không đủ khả năng ảnh hưởng tới sức khỏe con người.
    1/ Phóng xạ là gì
    Từ thế kỉ XIX năm 1896 Béc-cơ-ren (Becquerel) tìm ra hiện tượng muối phát ra những tia có thể tác dụng lên kính ảnh. Ông đã chứng minh được rằng đó không phải là hiện tượng phát tia Rơn-ghen (tia X) và cũng không phải hiện tượng quang phát quang. Ông đã đặt tên cho hiện tượng đó là phóng xạ (radioactive).
    Phóng xạ là một phản ứng hạt nhân tự phát không thể can thiệp, không chịu tác động của các lực cơ học, áp suất, điều kiện môi trường, điện trường, từ trường. Trong quá trình phóng xạ hạt nhân tự phân hủy và biến thành chất khác. Hạt nhân tự phân hủy được gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau khi phân hủy được gọi là hạt nhân con.
    2/ Các dạng phóng xạ thường gặp:
    a/phóng xạ α:
    \[_{Z}^{A}\textrm{X}\rightarrow _{2}^{4}\alpha +_{Z-2}^{A-4}\textrm{Y}\]​
    • Tia α là dòng các hạt nhân \[_{2}^{4}\textrm{He}\] chuyển động với tốc độ vào khoảng 20000km/s. Tia α đi được trong không khí chừng vài centimét và vài micromét trong vật rắn.
    • Sau khi phóng xạ α thu được hạt nhân con lùi 2 ô trong bảng tuần hoàn hóa học so với hạt nhân mẹ.
    • Chùm tia α không bị lệch trong điện trường và từ trường.
    b/ Phóng xạ β$^{- }$:
    \[_{Z}^{A}\textrm{X}\rightarrow _{-1}^{o}\beta^{-} +_{Z+1}^{A}\textrm{Y}\]​
    • Tia β$^{-}$ là dòng các hạt electron
    • Sau khi phóng xạ thu được hạt nhân con tiến 1 ô trong bảng tuần hoàn hóa học so với hạt nhân mẹ.
    • Tia β$^{- }$ bị lệch trong điện trường (lệch về phía bản có điện tích dương) và trong từ trường.
    c/ Phóng xạ β$^{+ }$:
    \[_{Z}^{A}\textrm{X}\rightarrow _{1}^{o}\beta^{+} +_{Z-1}^{A}\textrm{Y}\]​
    • Tia β$^{+}$ là dòng các hạt pozitron có điện tích +e và khối lượng bằng khối lượng của electron. Pozitron gọi là phản hạt của electron.
    • Sau khi phóng xạ thu được hạt nhân con lùi 1 ô trong bảng tuần hoàn hóa học so với hạt nhân mẹ.
    • Tia β$^{+ }$bị lệch trong điện trường (lệch về phía bản có điện tích âm) và trong từ trường.
    d/ Phóng xạ γ:
    Một số hạt nhân con sau quá trình phóng xạ α; Phóng xạ β$^{-}$; Phóng xạ β$^{+ }$được tạo ra trong trạng thái kích thích. Khi đó xảy ra tiếp quá trình hạt nhân đó chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái có mức năng lượng thấp hơn và phát ra bức xạ điện từ γ, còn gọi là tia γ (tia gamma). Tia γ có thể đi qua được vài mét trong bê tông và vài centimét trong chì (tia gamma khi chiếu vào người sẽ gây bệnh ung thư)
    3/ Đặc tính của quá trình phóng xạ:
    • Có bản chất là quá trình biến đổi hạt nhân
    • Có tính tự phát và không thể điều khiển được, không chịu các yếu tố thuộc môi trường ngoài như nhiệt độ, áp suất ...
    • Là một quá trình ngẫu nhiên: thời điểm phân hủy của nó là không xác định.
    4/ Định luật phóng xạ:
    Tại thời điểm ban đầu (t =0) số hạt nhân của mẫu phóng xạ là N$_{o}$, sau một khoảng thời gian là t, số hạt nhân của mẫu phóng xạ còn lại là N, quá trình mất đi (N$_{o}$ - N) hạt nhân do hiện tượng phóng xạ được gọi là quá trình phân rã hạt nhân.
    Công thức định luật phóng xạ xác định số hạt còn lại
    \[N=N_{o}e^{-\lambda t}\]​
    Trong đó:
    • N: số hạt nhân còn lại
    • N$_{ο}$: số hạt nhân ban đầu
    • λ: hằng số phóng xạ
    • t: thời gian phóng xạ
    • N$_{o}$ - N: số hạt nhân bị mất đi (bị phân rã)
    • e là hàm số mũ (e ≈ 2,71 ) không phải là electron
    5/ Chu kỳ bán rã
    Chu kỳ bán rã: là khoảng thời gian số lượng các hạt nhân còn lại là 50% (nghĩa là đã phân rã mất 50%) => \[\dfrac{N_{o}}{2}=N_{o}e^{-\lambda T}\] =>
    Công thức xác định chu kỳ bán rã:
    \[T=\dfrac{Ln2}{\lambda }=\dfrac{0,693}{\lambda }\]​

    nguồn: vật lý phổ thông ôn thi quốc gia
Share Share