Cho các tia anpha, bêta và gamma bay qua khoảng không gian giữa hai bản cực của một tụ điện thì
- tia anpha lệch nhiều hơn cả, sau đến tia bêta và tia gamma.
- tia anpha lệch về phía bản dương, tia gamma lệch về phía bản âm của tụ điện.
- tia gamma không bị lệch.
- tia bêta không bị lệch.
Lời giải chi tiết
Tia \[\alpha \] lệch ít về phía bản âm; tia \[\beta \] lệch nhiều về phía bản dương, tia \[{\beta ^ + }\] bị lệch nhiều về phía bản âm, tia \[\gamma \] không bị lệch.
Mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bởi một khoảng thời gian gọi là chu kỳ bán rã. Sau mỗi chu kỳ bán rã, lượng chất phóng xạ còn lại chỉ bằng một nửa so với ban đầu.
Gọi
- No là số nguyên tử chất phóng xạ lúc t = 0
- N là số nguyên tử chất phóng xạ còn lại lúc t.
- T là chu kỳ bán rã [cùng đơn vị với t]
Ta chứng minh được công thức sau:
Gọi
- mo là khối lượng của chất phóng xạ lúc t = 0
- m là khối lượng chất phóng xạ còn lại lúc t.
- T là chu kỳ bán rã [cùng đơn vị với t]
Ta cũng chứng minh được công thức sau:
Vì nên nếu đặt gọi là hằng số phóng xạ [đơn vị là s - 1] ta có các công thức viết theo các cách khác nhau như sau:
Chú ý: Giữa N và m ta có quan hệ sau:
- Ứng dụng của đồng vị phóng xạ
1. Dùng trong phương pháp nguyên tử đánh dấu.
Pha một ít phôt-pho phóng xạ [P30] vào chất phôt-pho thông thường [P31] rồi bón cho cây chẳng hạn. Cây sẽ hấp thụ chất phôt-pho mà không phân biệt loại phôt-pho nào. Như thế, nhờ một máy dò phóng xạ mà ta có thể theo dõi được quá trình hấp thụ chất lân của cây cối. Phương pháp này được gọi là phương pháp nguyên tử đánh dấu.
- Phóng xạ là quá trình phân rã tự phát của một hạt nhân không bền vững. Quá trình phân rã này kèm theo sự tạo ra các hạt và có thể kèm theo sự phát ra các bức xạ điện từ.
- Hạt nhân tự phân rã gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau phân rã gọi là hạt nhân con.
- Các dạng phóng xạ:
- Phóng xạ anpha [\[\alpha\]]
\[_{Z}{A}\textrm{X} \rightarrow _{2}{4}\textrm{He}+_{Z-2}^{A-4}\textrm{Y}\]
- Tia α là dòng các hạt nhân \[_{2}^{4}\textrm{He}\] chuyển động với tốc độ cỡ \[2.10^7\] m/s. Đi được chừng vài cm trong không khí và chừng vài μm trong vật rắn.
- Phóng xạ bêta trừ [\[\beta -\]]: là dòng electron \[\beta -\] hoặc \[_{-1}^{\ \ 0}\textrm{e}\]
\[_{Z}{A}\textrm{X} \ \rightarrow _{-1}{ \ \ 0}\textrm{e} + _{Z+1}{A}\textrm{Y} [_{ 0}{1}\textrm{n}\rightarrow _{-1}{ \ \ 0}\textrm{e}+_{1}{1}\textrm{p}]\]
- Phóng xạ bêta cộng [\[\beta +\]]: là dòng electron dương [pôzitron] ⇒ \[\beta +\] hoặc \[_{+1}^{ \ \ 0}\textrm{e}\]
\[_{Z}{A}\textrm{X} \ \rightarrow \ _{+1}{0}\textrm{e} + _{Z-1}{A}\textrm{Y} \ [_{1}{1}\textrm{p} \rightarrow _{+1}{0}\textrm{e} + _{0}{1}\textrm{n}]\]
- Phóng xạ gamma [\[\gamma\]]: Tia \[\gamma\] có bản chất là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn. Các tia \[\gamma\] có thể đi qua được vài mét trong bê tơông và vài xentimet trong chì.
- Ngoài ra phóng xạ còn được con người tạo ra gọi là phóng xạ nhân tạo
\[_{Z}{A}\textrm{X}+_{0}{1}\textrm{n}\rightarrow _{Z}^{A+1}\textrm{X}\]
2.2. Định luật phóng xạ
- Đặc điểm của quá trình phóng xạ
- Là quá trình tự phát
- Không điều khiển được [không phụ thuộc điều kiện nhiệt độ, áp suất..]
- Không có thời gian phân hủy xác định
- Là quá trình biến đổi hạt nhân
- Định luật phóng xạ:
- Phát biểu: "Đặc trưng cho mỗi chất phóng xạ là thời gian T, gọi là chu kỳ bán rã. Cứ sau khoảng thời gian 1 chu kỳ bán rã T thì một nửa lượng chất phóng xạ đã bị phân rã biến thành chất khác"
- Ban đầu:
t = 0 N0
t = T \[N=\frac{N_{0}}{2}\]
t = 2T \[N=\frac{N_{0}}{2^2}\]
\[K=\frac{t}{T}\] \[\underset{ \ \ }{\leftarrow}\] t = KT \[N=\frac{N_{0}}{2^K}=N_{0}.2^{\frac{-t}{T}}\]
- Số hạt còn lại: \[N=N_{0}.2^{\frac{-t}{T}}=N_{0}e^{- \lambda t}\]
- Với \[\lambda =\frac{ln2}{T}\]: hằng số phóng xạ
\[e^{-\lambda t}=e^{- \frac{ln2 . t }{T}} = [e^{ln2}]{-\frac{t}{T}}=2{-\frac{t}{T}}\]
⇒ Số hạt đã phân rã: \[\Delta N=N_{0}-N = N_{0}[1-e^{-\lambda t}]\]
- Chu kì bán rã
Chu kì bán rã T là thời gian qua đó số lượng các hạt nhân của một khối chất phóng xạ ban đầu chỉ còn lại là 50% [nghĩa là có 50% số lượng hạt nhân của khối chất đó bị phân rã].
2.3. Ứng dụng
- Ngoài các đồng vị có sẵn trong thiên nhiên gọi là các đồng vị phóng xạ tự nhiên, người ta còn tạo ra được nhiều đồng vị phóng xạ khác, gọi là các đồng vị phóng xạ nhân tạo.
- Các đồng vị phóng xạ nhân tạo có nhiều ứng dụng trong sinh học, hoá học, y học...
- Trong y học, người ta đưa các đồng vị khác nhau vào cơ thể để theo dõi sự xâm nhập và di chuyển của nguyên tố nhất định trong cơ thể người. Đây là phương pháp nguyên tử đánh dấu, có thể dùng để theo dõi được tình trạng bệnh lí.
- Trong ngành khảo cổ học, người ta sử dụng phương pháp cacbon \[_{6}^{14}\textrm{C}\], để xác định niên đại của các cổ vật.