Chuyên đề vật lý hạt nhân

Chia sẻ: Up Up | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:60

0
432
lượt xem
154
download

Chuyên đề vật lý hạt nhân

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Vật lý hạt nhân là một nhánh của vật lý đi sâu nghiên cứu về hạt nhân của nguyên tử (gọi tắt là hạt nhân). Vật lý hạt nhân gồm 3 phần: mô tả các hạt cơ bản ( prôtôn và nơtrôn) và các tương tác giữa chúng, phân loại và trình bày các tính chất của hạt nhân, và cung cấp các kỹ thuật tân tiến mà nó mang lại. Cuốn sách này được biên soạn với mục đích trình bày các lý thuyết về vật lý hạt nhân ở mức độ vừa phải nhằm giúp sinh viên có thể...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chuyên đề vật lý hạt nhân

  1. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân V t lý h t nhân Chuyên ñ Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  2. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân N i dung A. Tóm t t ki n th c 1. C u t o c a h t nhân nguyên t 2. Phóng x 3. H th c Anhxtanh gi a năng lư ng và kh i lư ng 4. Năng lư ng liên k t c a h t nhân 5. Ph n ng h t nhân 6. Các lo i ph n ng h t nhân t a năng lư ng B. Các bài toán cơ b n C. Bài t p t gi i Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  3. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com A. Tóm t t ki n th c V t lý h t nhân Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  4. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân A. Tóm t t ki n th c 1. C u t o c a h t nhân nguyên t H t nhân nguyên t ñư c c u t o t các h t nh hơn, g i là nuclon. Có hai lo i nuclon: proton mang ñi n tích nguyên t dương +e và nơtron không mang ñi n. Ký hi u h t nhân: V iZ : s proton A X N=A–Z : s nơtron Z A : S kh i Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  5. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân A. Tóm t t ki n th c (tt) 2. Phóng x a) ð nh nghĩa: Phóng x là hi n tư ng m t h t nhân t ñ ng phóng ra nh ng b c x g i là tia phóng x và bi n ñ i thành h t nhân khác. Có 3 lo i tia phóng x : Tia α • Tia β (β+ và β-) • Tia γ • Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  6. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân A. Tóm t t ki n th c (tt) 2. Phóng x (tt) b) ð nh lu t phóng x : M i ch t phóng x ñư c ñ c trưng b i m t th i gian T g i là chu kỳ bán rã, c sau m i chu kỳ này thì m t n a s nguyên t h t nhân c a ch t y ñã bi t ñ i thành ch t khác. N0 = N0 e−λt N(t) = No, mo: s nguyên t , kh i lư ng ban ñ u 2t / T m N(t), m(t): s nguyên t , kh i lư ng th i ñi m t m(t) = t /0T = m0 e−λt 2 ln2 V i λ= là h ng s phóng x T Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  7. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân A. Tóm t t ki n th c (tt) 2. Phóng x (tt) c) ð phóng x c a m t m u ch t phóng x ñư c ño b ng s phân rã trong m t giây: −dN H= = λN dt H(t) = H0 e −λt ðơn v ño ñ phóng x : 1 Bq = 1 phân rã trong m t giây. 1 Ci = 3,7.1010 Bq Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  8. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân A. Tóm t t ki n th c (tt) 3. H th c Anhxtanh gi a năng lư ng và kh i lư ng N u m t v t có kh i lư ng m thì nó cũng có m t năng lư ng E t l v i m, E g i là năng lư ng ngh : E = mc2 Trong ñó c: v n t c ánh sáng trong chân không. MeV : là ñơn v ño kh i lư ng. 2 c 1MeV = 1,7827.10 −30 kg c2 MeV 1u = 1,66055.10-27kg = 931,5 c2 Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  9. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân A. Tóm t t ki n th c (tt) 4. Năng lư ng liên k t c a h t nhân ð h t kh i c a h t nhân: ∆m = Zmp + (A – Z)mn – m Trong ñó mp, mn và m tương ng là kh i lư ng c a proton, nơtron và c a h t nhân. Năng lư ng liên k t c a h t nhân: ∆E = ∆m.c2 ∆E . H t nhân có năng lư ng liên k t riêng Năng lư ng liên k t riêng A càng l n thì càng b n v ng. Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  10. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân A. Tóm t t ki n th c (tt) 5. Ph n ng h t nhân a) Ph n ng h t nhân là tương tác gi a hai h t nhân d n ñ n s bi n ñ i c a chúng thành các h t nhân khác. A +Z22 B →Z33 C +Z44 D A A1 A A Z1 b) Ph n ng h t nhân tuân theo các ñ nh lu t b o toàn: • B o toàn s nuclon: A1 + A2 = A3 + A4 • B o toàn ñi n tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4 uur uu r uur uur • B o toàn ñ ng lư ng: mA v A + mB vB = mC v C + mD vD • B o toàn năng lư ng: (mA+mB)c2 + KA+ KB = (mC + mD) c2 + KC + KD Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  11. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân A. Tóm t t ki n th c (tt) 5. Ph n ng h t nhân (tt) c) Phóng x cũng là ph n ng h t nhân: A→B+C d) Năng lư ng c a ph n ng h t nhân: Q = (Mo - M)C2 V i: Mo = mA + mB M = mC + mD N u Mo > M: Ph n ng t a năng lư ng Mo < M: Ph n ng thu năng lư ng Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  12. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân A. Tóm t t ki n th c (tt) 6. Các lo i ph n ng h t nhân t a năng lư ng Có hai lo i ph n ng h t nhân t a năng lư ng: • Ph n ng phân h ch: M t h t nhân r t n ng (U235 ho c Pu239) h p th m t nơtron v thành hai h t nhân trung bình và t o ra 2-3 nơtron. N u ph n ng phân h ch có tính dây chuy n thì nó t a ra năng lư ng r t l n (có tác d ng tàn phá trong s n bom nguyên t ). Ph n ng phân h ch ñư c kh ng ch trong lò ph n ng h t nhân. • Ph n ng nhi t h ch: Hai h t nhân r t nh có th k t h p v i nhau thành m t h t nhân n ng hơn. Ph n ng này ch x y ra nhi t ñ hàng trăm tri u ñ nên g i là ph n ng nhi t h ch. Con ngư i m i ch th c hi n ñư c ph n ng này dư i d ng không ki m soát ñư c (s n c a bom H). Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  13. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com B. Các bài toán cơ b n V t lý h t nhân Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  14. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân Bài toán 1: ð nh lu t phóng x - Xác ñ nh tu i c a m u v t Phương pháp gi i m 1) Gi a s nguyên t (N) và kh i lư ng (m) có m i liên h : N = NA A V i NA = 6,022.1023 mol-1 là s Avôgañrô A: Kh i lư ng c a m t mol ch t. m: kh i lư ng c a m u ch t. 2) S nguyên t ho c kh i lư ng ch t phóng x còn l i th i ñi m t No, mo: là s nguyên t ho c kh i lư ng m u N N(t) = t /0T = N0 e − λ t 2 ch t th i ñi m ban ñ u m m(t) = t /0T = m 0 e − λ t T: chu kỳ bán rã 2 ln2 λ= : h ng s phóng x . T Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  15. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân Phương pháp gi i (tt) 3) S nguyên t ho c kh i lư ng ch t phóng x ñã phân rã trong th i gian t. ∆N = N0 − N(t) = N0 (1 − e −λt ) ∆m = m0 − m(t) = m0 (1 − e−λt ) 4) ð phóng x là s h t nhân nguyên t phân rã trong m t ñơn v th i gian H = λN = λNo e −λt = Ho e −λt 5) Tính tu i c a m u v t: ð tính tu i c a m u v t, ngư i ta thư ng ño t l gi a s nguyên t (ho c kh i lư ng) c a s n ph m phóng x và s nguyên t (ho c kh i lư ng) còn l i c a ch t phóng x . ∆N No (λ − e−λt ) ln(α + 1) ln(α + 1) = e λt − 1 ⇒ t = α= = =T No e−λt λ N(t) ln2 Cũng có th d a vào ñ phóng x ñ tính tu i c a m u v t: H  H  ln  0  T ln  0  H  H(t)   H(t)  H t=  H(t) = H0 e −λt ⇒ eλt = 0 ; λt = ln  0  ; = H( t ) λ  H(t)  ln 2 Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  16. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân 238 U là T = 4,5.109 năm. ð phóng x c a 1 Thí d 1: Chu kỳ bán rã c a 92 238 U là (l y 1 năm = 365 ngày; NA = 6,022.1023) gam 92 A. 15322 Bq B. 12358 Bq C. 13252 Bq D. M t giá tr khác. Gi i Ta có: ln 2 m H = λN = . .N A TA ln 2 1 = .6,022.10 23 . 4,5.10 9.365.24.3600 238 = 12358 (Bq) ⇒ Ch ä n (B) Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  17. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân Thí d 2: Lúc ñ u có m t m u 210 Po (poloni) nguyên ch t là ch t phóng x 84 có chu kỳ bán rã T = 138 ngày. Poloni phát ra tia α và bi n ñ i thành chì 206 Pb 82 th i ñi m kh o sát ngư i ta th y kh i lư ng poloni l n g p 4 l n kh i lư ng chì có trong m u. Tu i c a m u ch t là: A. 45,2 ngày B. 90,4 ngày C. 22,5 ngày D. 60,3 ngày Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  18. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân Thí d 2 (tt) - Gi i S nguyên t poloni còn l i th i ñi m t: N(t) = N0e-λt ⇒ Kh i lư ng pôloni còn l i: N0 e−λt .210 N(t) m1 = .210 = NA NA S nguyên t chì t o thành (b ng s nguyên t polini ñã phân rã) ∆N = N0 – N(t) = N0(1 – e-λt) ⇒ Kh i lư ng chì t o thành: No (1 − e−λt ).206 ∆N m2 = .206 = NA NA N0 e−λt .210 4N0 (1 − e −λt ).206 Theo gi thi t m1 = 4m2 ⇒ = NA NA  824  824 Do ®ó: e−λt = − λt = ln  ;   1034  1034  824  824 824 ln   T ln 138ln t=  1034  1034 = 1034 = 45,2 ngày ⇒ Chän A = −λ − ln2 − ln2 Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  19. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân 60 Co x p x b ng 5 năm. Sau 10 năm, t m t Thí d 3: Chu kì bán rã c a 27 60 ngu n Co kh i lư ng 1g s còn l i bao nhiêu gam? 27 A. G n 0,75g B. G n 0,25g C. G n 0,50g D. G n 0,10g Gi i m0 m0 m0 Áp d ng công th c: m = = = = 0,25(g) ⇒ Chän B t/T 22 4 2 Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
  20. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com V t lý h t nhân 222 Thí d 4: T i th i ñi m ban ñ u ngư i ta có 3,0g Rn. Rañon (Rn) là ch t 86 phóng x có chu kỳ bán rã T = 3,6 ngày. Trong th i gian 3 ngày, s nguyên t Rañon b phân rã là: A. 4,56.1021 B. 45,6.1021 C. 35,7.1021 D. 3,57.1021 Gi i m 3 S nguyên t Rn ban ñ u là: N0 = 0 .NA = .6,022.1023 A 222 S nguyên t Rn b phân rã trong th i gian t = 3 ngày là: ∆N = N0 − N(t) = N0 (1 − e−λt ) ln 2 − 3 .3 = .6,022.10 (1 − e ) = 3,57.1021 (nguyên tö ) ⇒ Chän D 23 3,6 222 Sưu t m b i: www.daihoc.com.vn
Đồng bộ tài khoản