Lý Thuyết Hiện Tượng Phóng Xạ

Lý Thuyết Hiện Tượng Phóng Xạ

A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I. SỰ PHÓNG XẠ

1. Hiện tượng phóng xạ

a) Khái niệm

Hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, đồng thời phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác được gọi là hiện tượng phóng xạ.

b) Đặc điểm

* Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân.

* Có tính tự phát và không điều khiển được.

* Là một quá trình ngẫu nhiên.

2. Các tia phóng xạ

    Các tia phóng xạ thường được đi kèm trong sự phóng xạ của các hạt nhân. Có 3 loại tia phóng xạ chính có bản chất khác nhau là tia anpha (ký hiệu là α), tia beta(hí hiệu là β), tia gamma(kí hiệu là γ).

Các tia phóng xạ là những tia không nhìn thấy được, nhưng có những tác dụng cơ bản như kích thích một số phản ứng hóa học, ion hóa chất khí…

a) Phóng xạ α

    - Tia α thực chất hạt nhân của nguyên tử Heli.

Phương trình phóng xạ:

    Dạng rút gọn:

- Trong không khí, tia α chuyển động với vận tốc khoảng 2.10⁷ m/s. Đi được chừng vài cm trong không khí và chừng vài μm trong vật rắn, không xuyên qua được tấm bìa dày 1 mm.

b) Phóng xạ β

    - Tia β là các hạt phóng xạ phóng xa với tốc độ lớn (xấp xỉ tốc độ ánh sáng), cũng làm ion hóa không khí nhưng yếu hơn tia α. Trong không khí tia β có thể đi được quãng đường dài vài mét và trong kim loại có thể đi được vài mm. Có hai loại phóng xạ β là β⁺ và β^–

* Phóng xạ β^– thực chất là dòng electron

Phương trình phân rã β^– có dạng:

    Thực chất trong phân rã β^– còn sinh ra một hạt sơ cấp (gọi là hạt phản notrino).

* Phóng xạ β⁺: 

    Tia β⁺ thực chất là dòng pozitron

    Phương trình phân rã β⁺ có dạng:

     

    Thực chất trong phân rã β⁺ còn sinh ra một hạt sơ cấp (goi là hạt notrino).

Chú ý: Các hạt notrino và phản notrino là những hạt không mang điện, có khối lượng bằng 0 và chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng.

c) Phóng xạ γ:

    * Tia γ là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, cũng là hạt phôtôn có năng lượng   cao, thường đi kèm trong cách phóng xạ β⁺ và β^–

    * Tia γ có khả năng xuyên thấu lớn hơn nhiều so với tia α và β. Nó có thể đi được vài mét trong bê tông và vài cm trong chì.

II. ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ

1. Định luật phóng xạ

Sau một khoảng thời gian xác định T thì một nửa số hạt nhân hiện có bị phân rã, biến đổi thành hạt nhân khác, T được gọi là chu kì bán rã của chất phóng xạ.

    Gọi N₀ là số hạt nhân lúc ban đầu, N là số hạt nhân còn lại ở thời điểm t

Trong quá trình phóng xạ thì số hạt nhân và khối lượng giảm theo quy luật hàm mũ.

• Đặc tính của quá trình phóng xạ:

+, Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân

+, Có tính tự phát, không điều khiển được

+, Là một quá trình ngầu nhiên.

Các trường hợp đặc biệt, học sinh cần nhớ để giải nhanh các câu hỏi trắc nghiệm:

 

2. Độ phóng xạ

a) Khái niệm

    Độ phóng xạ của một chất phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu, được xác định bằng số hạt nhân phân rã trong một giây, kí hiệu độ phóng xạ là H.

    Đơn vị: phân rã/giây, kí hiệu là Bq.

    Ngoài ra người ta còn sử dụng một đơn vị khác là Ci, với 1 Ci = 3,7.10^-10 Bq

b) Biểu thức

    Theo định nghĩa độ phóng xạ thì ta có 

   3. Đồng vị phóng xạ và các ứng dụng

a) Đồng vị phóng xạ

    Đặc điểm của các đồng vị phóng xạ nhân tạo của một nguyên tố hóa học là chúng có cùng tính chất hóa học như đồng vị bền của nguyên tố đó.

b) Các ứng dụng của đồng vị phóng xạ

    * Nguyên tử đánh dấu. Nhờ phương pháp nguyên tử đánh dấu, người ta có thể biết được chính xác nhu cầu với các nguyên tố khác nhau của cơ thể trong từng thời kì phát triển của nó và tình trạng bệnh lí của các bộ phận khác nhau của cơ thể, khi thừa hoặc thiếu những nguyên tố nào đó.

    * Sử dụng phương pháp xác định tuổi theo lượng Cacbon 14 để xác định niên đại của các cổ vật khai quật được.

B: BÀI TẬP LÝ THUYẾT

Câu 1: Phóng xạ là

A. quá trình hạt nhân nguyên tử phát các tia không nhign thấy

B. quá trình phân rã tự phát của một hạt nhân không bền vững

C. quá trình hạt nhân nguyên tử hấp thụ năng lượng để phát ra các tia α, β.

D. quá trình hạt nhân nguyên tử nặng bị phá vỡ thành các hạt nhân nhỏ hơn.

Câu 2: Hằng số phóng xạ của một chất

A. tỉ lệ thuận khối lượng của chất phóng xạ

B. tỉ lệ nghịch với chu kì bán rã của chất phóng xạ

C. tỉ lệ nghịch với độ phóng xạ của chất phóng xạ

D. tỉ lệ nghịch với thể tích chất phóng xạ

Câu 3: Tìm phát biểu sai khi nói về định luật phóng xạ

A. Sau một chu kì bán rã, khối lượng của chất phóng xạ giảm đi 50%

B. Sau hai chu kì bán rã, khối lượng của chất phóng xạ giảm đi 75%

C. Sau một nửa chu kì bán rã, khối lượng của chất phóng xạ giảm đi 25%

D. Sau ba chu kì bán rã, khối lượng của chất phóng xạ còn lại bằng 12,5% khối lượng ban đầu.

Câu 4: Kết luận nào sau đây là không đúng khi nói về các tia phóng xạ bay vào một điện trường đều?

A. tia γ không bị lệch

B. độ lệch của tia β⁺ và β^- là như nhau

C. tia β⁺ bị lệch về phía bản âm của tụ điện

D. tia α⁺ bị lệch về phía bản âm của tụ điện nhiều hơn tia β⁺

Câu 5: Phóng xạ β^- xảy ra khi

A. trong hạt nhân có sự biến đổi nuclôn thành êlectron

B. trong hạt nhân có sự biến đổi proton thành nơtron

C. trong hạt nhân có sự biến đổi nơtron thành proton

D. xuất hiện hạt nơtrinô trong biến đổi hạt nhân

Câu 6: ²²⁶Ra phân rã thành ²²²Rn bằng cách phát ra

A. êlectron                   B. anpha                  C. pôzitron               D. gamma

Câu 7: Sau ba phân rã α thành hai phân rã β^- thì hạt nhân nguyên tố X biến thành hạt nhân rađôn ₈₈²²⁶Ra. Nguyên tố X là

A. thôri                        B. urani                    C. pôlôni                    D. rađi

Câu 8: Tìm phát biểu đúng:

A. Phản ứng hạt nhân tuân theo định luật bảo toàn điện tích nên nó cũng bảo toàn số proton.

B. Phóng xạ luôn là 1 phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.

C. Phóng xạ là 1 phản ứng hạt nhân tỏa hay thu năng lượng tùy thuộc vào loại phóng xạ.

D. Phản ứng hạt nhân tuân theo định luật bảo toàn điện tích, bảo toàn số khối nên nó cũng bảo toàn số nơtron.

Câu 9: Điểm giống nhau giữa sự phóng xạ và phản ứng phân hạch là:

A. Đều là phản ứng toả năng lượng.               B. Có thể thay đổi do các yếu tố bên ngoài.

C. Các hạt nhân sinh ra có thể biết trước         D. Cả ba điểm nêu trong A, B, C.

Câu 10: Trường hợp nào sau đây là quá trình thu năng lượng:

A. Phóng xạ.                                   B. Phản ứng phân hạch.

C. Phản ứng nhiệt hạch.                 D. Bắn hạt a vào hạt nitơ thu được ôxi và p.

Câu 11: Trường hợp nào sau đây luơn là quá trình tỏa năng lượng:

A. Sự phóng xạ.                           B. Tách một hạt nhân thành các nucleon riêng rẽ

C. Sự biến đổi p à n + e⁺.        D. Bắn hạt a vào hạt nitơ thu được ôxi và p.

Câu 12: Hạt nhân poloni Po phân rã cho hạt nhân con là chì Pb. Đã có sự phóng xạ tia:

A. a                B. b^-              C. b⁺                 D. a

 

 

 

 

 

Bài viết gợi ý: