BÀI 17. HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Năm 1896, nhà vật lí Henri Becquerel (Hen-ri Béc-cơ-ren) (1852 - 1908) đã phát hiện những vết đen xuất hiện trên các kính ảnh được bao bọc kĩ (Hình 17.1) khi chúng vô tình được đặt cạnh những lọ chứa muối uranium. Những nghiên cứu sau đó của Becquerel chỉ ra rằng những vết đen trên kính ảnh được gây ra bởi một bức xạ không nhìn thấy và chưa từng được biết đến trước đó. Becquerel đã đặt tên cho bức xạ này là tia phóng xạ và quá trình phát ra bức xạ là hiện tượng phóng xạ. Vậy hiện tượng phóng xạ có bản chất gì và có những loại phóng xạ nào?

Giải rút gọn:

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

Các loại phóng xạ: phóng xạ , phóng xạ , phóng xạ .

1. HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ

Thảo luận 1: So sánh hiện tượng phóng xạ và phân hạch hạt nhân

Giải chi tiết:

* Giống nhau: đều là phản ứng hạt nhân và tỏa năng lượng

* Khác nhau: 

- Quá trình phóng xạ là quá trình phân hủy tự phát của một hạt nhân không bền vững, khó kiểm soát.

- Quá trình phân hạch số là các phản ứng phân hạch kích thích, kiểm soát trong lò phản ứng hạt nhân.

- Phản ứng phân hạch có thể tạo ra phản ứng dây chuyền còn sự phóng xạ α không thể tạo ra phản ứng dây chuyền.

2. BẢN CHẤT CỦA CÁC TIA PHÓNG XẠ

Thảo luận 2: So sánh tính chất vật lí của hạt electron và hạt positron.

Giải rút gọn:

So sánh tính chất vật lí của hạt electron và hạt positron:

 Hạt positron có cùng khối lượng, cùng độ lớn điện tích với electron nhưng mang điện tích nguyên tố dương.

Thảo luận 3: Quan sát Hình 17.3, mô tả và giải thích về sự lệch hướng của các tia phóng xạ khi di chuyển trong điện trường đều. Giải thích vì sao tia ⁺ lệch nhiều hơn tia .

Giải rút gọn:

Các tia phóng xạ có sự lệch hướng do điện tích:

- Tia ^- lệch về phía (+) do mang điện tích (-)

- Tia ⁺ và tia lệch về phía (-) do mang điện tích (+)

- Tia không lệch hướng do không mang điện tích.

Tia ⁺ lệch nhiều hơn tia vì: tia là hạt nhân nguyên tử ₂⁴He, có khối lượng nặng hơn so với hạt ⁺.

Vận dụng: Tìm hiểu và trình bày một số ứng dụng của tia gamma trong đời sống.

Giải rút gọn:

* Trong y học: sử dụng tập trung nhiều chùm tia bức xạ điện tử này vào các tế bào cần phá hủy. Do mỗi chùm tia tương đối nhỏ nên nó ít làm tổn hại đến các mô tế bào khỏe mạnh.

- Ứng dụng để điều trị các bệnh liên quan đến khối u, dị dạng mạch máu, các bệnh chức năng của não.

* Trong công nghệ cơ khí:

- Giúp con người phát hiện các lỗ hổng. Đó chính là

- Phương pháp chụp ảnh phóng xạ bằng việc sử dụng tia Gamma hoặc tia X phóng xuyên qua phim.

* Trong công nghiệp:

- Xử lí thực phẩm.

- Khử trùng

3. ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ. ĐỘ PHÓNG XẠ

Thảo luận 4: Quan sát Hình 17.4, xác định những thời điểm mà số hạt của chất phóng xạ đã giảm đi và còn lại một nửa, một phần tư và một phần tám so với số hạt ban đầu.

Giải rút gọn:

Thời điểm số hạt giảm còn 1 nửa so với số hạt ban đầu là: T

Thời điểm số hạt giảm còn một phần tư so với số hạt ban đầu là: 2T

Thời điểm số hạt giảm còn một phần tám so với số hạt ban đầu là: 3T

Thảo luận 5: Xác định đơn vị của hằng số phóng xạ trong hệ SI.

Giải rút gọn:

năm^-1 (hoặc s^-1, phút^-1,...)

Đơn vị là năm^-1 (hoặc s^-1, phút^-1,...)

Thảo luận 6: Tính độ phóng xạ của một mẫu ₁₉³⁸K biết khối lượng của mẫu chất đó tại thời điểm đang xét là 10g. Cho chu kì bán rã của ₁₉³⁸K là 7,64 phút.

Giải rút gọn:

Độ phóng xạ của một mẫu ₁₉³⁸K là: 

H == 2,4.10²⁰ (Bq)

BÀI TẬP

1. Hiện tượng phóng xạ là hiện tượng:

A. một hạt nhân biến đổi thành một hạt nhân khác khi hấp thụ một neutron.

B. một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã thành các hạt nhân khác và phát ra các tia phóng xạ.

C. có thể được kiểm soát bằng cách đặt hạt nhân phóng xạ vào vùng không gian có điện trường hoặc từ trường.

D. một hạt nhân phát ra các tia phóng xạ khi bị bắn phá bởi các hạt có động năng lớn.

Giải rút gọn:

Đáp án B. 

2. Tia có khả năng đâm xuyên mạnh nhất là

A. tia                                                B. tia ⁺

C. tia ^-                                               D. tia

Giải rút gon:

Đáp án D. 

3. Xác định các hạt nhân _A^ZX trong các phương trình phân rã sau:

a) ₉₂²³⁸U → _Z^AX + ₂⁴He                                   b) ₈₄²¹⁰Po → ₈₂²⁰⁶Pb + _Z^AX

c) ₅₈¹³²Ce → _Z^AX + ₁⁰e + v_e                             d) ₅₄¹³⁵Xe → _Z^AX + _-1⁰e +

Giải rút gọn:

a) ₉₂²³⁸U → ₉₀²³⁴Th + ₂⁴He                              b) ₈₄²¹⁰Po → ₈₂²⁰⁶Pb + ₂⁴He

c) ₅₈¹³²Ce → ₅₇¹³²La + ₁⁰e + v_e                         d) ₅₄¹³⁵Xe → ₅₅¹³⁵Cs + _-1⁰e +

4. Một mẫu chất phóng xạ có hằng số phóng xạ = 0,1 s^-1 ban đầu chứa 5.10¹² hạt nhân chưa phân rã. Hãy xác định số hạt nhân phóng xạ đã phân rã và độ phóng xạ sau 30 giây kể từ lúc ban đầu.

Giải rút gọn:

Số hạt nhân phóng xạ còn lại là: N_t 5.10¹².= 2,49.10¹¹ (hạt)

Số hạt nhân phóng xạ đã phân rã là: N_t = 5.10¹² - 2,49.10¹¹ = 4,75.10¹² (hạt)

Độ phóng xạ sau 30 giây là: H_t = 0,1.2,49.10¹¹ = 2,49.10¹⁰ (Bq)

5. Ta có thể xác định tuổi của các mẫu vật thông qua việc đo hoạt độ phóng xạ của đồng vị ₆¹⁴C bên trong nó. Hãy xác định tuổi của một mẫu gỗ hóa thạch nếu tỉ số hoạt độ phóng xạ của đồng vị ₆¹⁴C trong mẫu gỗ hóa thạch và trong một mẫu gỗ tươi có cùng khối lượng bằng 0,63.

Giải rút gọn:

Tuổi của một mẫu gỗ hoá thạch là: