Bài 17: HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ

I. HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ

1. Định nghĩa

Hiện tượng phóng xạ 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.

Hạt nhân phóng xạ gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân sản phẩm của quá trình phân rã là hạt nhân con.

2. Các tính chất cơ bản của hiện tượng phóng xạ

– Tính tự phát: hiện tượng phóng xạ xảy ra có tính tự phát, không chịu tác động của các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, áp suất…

– Tính ngẫu nhiên: không thể dự đoán được thời điểm một hạt nhân phóng xạ.

II. BẢN CHẤT CỦA CÁC TIA PHÓNG XẠ

1. Tia alpha (\(\alpha \))

Tia là dòng hạt chuyển động với vận tốc cỡ 2.10⁷m/s. Đi được chừng vài cm trong không khí và chừng vài mm trong vật rắn.

Dạng rút gọn:

2. Tia beta (\(\beta \))

a) Phóng xạ

– Tia là dòng êlectron ( ), chuyển động với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Đi được vài mét trong không khí và vài milimét trong kim loại.

– Trong phóng xạ còn kèm theo hạt phản nơtrinô, có khối lượng rất nhỏ và không tích điện, kí hiệu  \(\overline {{\nu _e}} \).

\({}_Z^AX \to {}_{Z + 1}^AY + {}_{ – 1}^0e + \overline {{\nu _e}} \)

Dạng rút gọn:

b) Phóng xạ

– Tia là dòng pôzitron ( ), chuyển động với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Đi được vài mét trong không khí và vài milimét trong kim loại.

– Trong phóng xạ còn kèm theo hạt nơtrinô, có khối lượng rất nhỏ và không tích điện, kí hiệu \({\nu _e}\).

\({}_Z^AX \to {}_{Z + 1}^AY + {}_1^0e + {\nu _e}\)

Dạng rút gọn:

3. Tia gamma (\(\gamma \))

– Tia gamma là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, dưới \({10^{ – 11}}\). Tia gamma được phát ra khi hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản.

– Tia \(\gamma \) đi được vài mét trong bêtông và vài cm trong chì.

III. ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ. ĐỘ PHÓNG XẠ

1. Định luật 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.

Trong đó  là hằng số phóng xạ, đặc trưng cho chất phóng xạ đang xét.

2. 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%).

3. Độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ)

Độ phóng xạ (H) đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh yếu của một lượng chất phóng xạ.

\(\begin{multline}{{H _{t }}= – \frac{{d {N _{t }}}}{{d t }}}\vphantom{X } \\ \vphantom{X }\end{multline}\)

Đơn vị độ phóng xạ:

1Bq = 1 phân rã/s

\({1 C i = {3 , 7 . 1 0 ^{1 0 }}B q }\vphantom{X }\)

Độ phóng xạ lúc đầu

\({H _{0 }}= \lambda {N _{0 }}\)

Độ phóng xạ ở thời điểm t:

\(\begin{multline}{{H _{t }}= {H _{0 }}{2 ^{- \frac{t }{T }}}= {H _{0 }}{e ^{- \lambda t }}}\vphantom{X } \\ \vphantom{X }\end{multline}\)