Bài 37 phóng xạ
1. Hiện tượng phóng xạ
1.1 Định nghĩa hiện tượng phóng xạ
- Phóng xạ là quá trình phân rã tự phát của một hạt nhân không bền vững (tự nhiên hay nhân tạo). Quá trình phân rã này kem theo sự tạo thành các hạt và có thể kèm theo sự phát ra các bức xạ điện từ. Hạt nhân phân rã gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau phân rã gọi là hạt nhân con
1.2 Các dạng phóng xạ
- Phóng xạ \(\alpha\)
Hạt nhân mẹ X phân rã tạo thành hạt nhân con Y, đồng thời phát ra tia phóng xạ \(\alpha\) theo phản ứng sau. Tia \(\alpha\) là các hạt nhân \(_2^4He\)
- Phóng xạ \(\beta^-\)
Phóng xạ \(\beta^-\) là quá trình phát ra tia \(\beta^-\). Tia \(\beta^-\) là dòng các electron \(_{-1}^0e\)
- Phóng xạ \(\beta^+\)
Phóng xạ \(\beta^+\) là quá trình phát ra tia \(\beta^+\) Tia \(\beta^+\) là dòng các pôzitron (\(_1^0e\)) và có khối lượng bằng khối lượng electron. Nó là phản hạt của electron.
- Phóng xạ \(\gamma\)
Một số hạt nhân sau quá trình phóng xạ \(\alpha\)hay \(\beta^-\), \(\beta^+\) được tạo ra trong quá 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 \(\gamma\), còn gọi là tia \(\gamma\).
2. Định luật phóng xạ
2.1 Đặc tính của quá trình phóng xạ
- Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân
- Tự phát và không điều khiển được
- Là một quá trình ngẫu nhiên
2.2 Định luật phóng xạ
\(N=N_{o}e^{-\lambda t}\)
Trong đó N là số hạt nhân tại thời điểm t, \(N_{o}\) là số hạt nhân ban đầu, \(\lambda\) là hằng số phóng xạ
2.3 Chu kỳ bán rã
- Một đại lượng đặc trưng cho chất phóng xạ là chu kỳ bán rã: đó là thời gian qua đó số lượng của hạt nhân còn lại 50%. Chu kỳ bán rã ký hiệu là T
\(N=\frac{N_{o}}{2}=N_{o}e^{-\lambda T}\)
3. Đồng vị phóng xạ nhân tạo
- Chiếu rọi tia \(\alpha\) vào một tấm nhôm dày 1mm trong 10 phút, tấm nhôm phát ra tia phóng xạ \(\beta^+\). Đó là hiện tượng phóng xạ nhân tạo
- Bằng phương pháp tạo ra phóng xạ nhân tạo, người ta đã tạo ra các hạt nhân phóng xạ của nguyên tố X bình thường, không phải là chất phóng xạ theo sơ đồ
\(_Z^AX +_0^1n \rightarrow _Z^{A+1}X\)
\(_Z^{A+1}X\) là đồng vị phóng xạ của X. Khi trộn lẫn với các hạt nhân bình thường không phóng xạ, các hạt nhân phóng xạ \(_Z^{A+1}X\) được gọi là các nguyên tử đánh dấu, cho phép ta khảo sát sự tồn tại, sự phân bố, sự chuyển vận của nguyên tố X.