Giáo án bài 37: Phóng xạ - Môn Vật lý 12 - GV.T.Cường Minh

Hoạt động của Thầy , Trò

Nội dung bài học

*Hoạt động 1 : Tìm hiểu về hiện tượng phóng xạ

- Nêu được các đặc tính cơ bản của quá trình phóng xạ.

Thông báo định nghĩa phóng xạ.

- Y/c HS đọc Sgk và nêu những dạng phóng xạ.

- Bản chất của phóng xạ a và tính chất của nó?

- Hạt nhân  \({}_{88}^{226}Ra\) phóng xạ a → viết phương trình?

- Bản chất của phóng xạ b^- là gì?

- Thực chất trong phóng xạ b^- kèm theo phản hạt của  nơtrino ( \({}_0^0\bar \nu \) ) có khối lượng rất nhỏ, không mang điện, chuyển động với tốc độ » c.

Cụ thể: \({}_0^1n \to {}_1^1p + {}_{ - 1}^0e + {}_0^0\bar \nu \)

- Hạt nhân  \({}_6^{14}C\) phóng xạ b^- → viết phương trình?

- Bản chất của phóng xạ b⁺ là gì?

- Thực chất trong phóng xạ b⁺ kèm theo hạt nơtrino (\({}_0^0\nu \) ) có khối lượng rất nhỏ, không mang điện, chuyển động với tốc độ » c.

Cụ thể:  \({}_1^1p \to {}_0^1n + {}_1^0e + {}_0^0\nu \)

- Hạt nhân  \({}_7^{12}N\) phóng xạ b⁺  → viết phương trình?

- Tia b^- và b⁺ có tính chất gì?

- Trong phóng xạ b^- và b⁺, hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích → trạng thái có mức năng lượng thấp hơn và phát ra bức xạ điện từ g, còn gọi là tia g.

*Hoạt động 2 :Tìm hiểu về định luật phóng xạ

Mục tiêu : Viết được hệ thức của định luật phóng xạ. Định nghĩa được chu kì bán rã và hằng số phân rã.

- Y/c HS đọc Sgk và nêu các đặc tính của quá trình phóng xạ.

- Gọi N là số hạt nhân ở thời điểm t. Tại thời điểm t + dt → số hạt nhân còn lại N + dN với dN < 0.

→ Số hạt nhân phân rã trong thời gian dt là bao nhiêu?

→ Số hạt nhân đã phân huỷ -dN tỉ lệ với đại lượng nào?

- Gọi N₀ là số hạt nhân của mẫu phóng xạ tồn tại ở thời điểm t = 0 → muốn tìm số hạt nhân N tồn tại lúc t > 0 → ta phải làm gì?

→  \(\left. {\ln |N|} \right|{}_{{N_0}}^N = \left. { - \lambda t} \right|{}_0^t\)

→ ln|N| - ln|N₀| = -lt

→  \(\ln \frac{{|N|}}{{|{N_0}|}} =  - \lambda t \to N = {N_0}{e^{ - \lambda t}}\)

- Chu kì bán rã là gì?

 \(N = \frac{{{N_0}}}{2} = {N_0}{e^{ - \lambda T}} \to {e^{ - \lambda T}} = \frac{1}{2}\)

→ lT = ln2 →  \(T = \frac{{\ln 2}}{\lambda } = \frac{{0,693}}{\lambda }\)

- Chứng minh rằng, sau thời gian t = xT thì số hạt nhân phóng xạ còn lại là  \(N = \frac{{{N_0}}}{{{2^x}}}\)

(Theo quy luật phân rã:

\(N = {N_0}{e^{ - \lambda t}} = \frac{{{N_0}}}{{{e^{\lambda t}}}}\)

Trong đó,  \(\lambda  = \frac{{\ln 2}}{T}\)

→  \({e^{\lambda t}} = {({e^{\ln 2}})^{\frac{t}{T}}} = {2^{\frac{t}{T}}}\)

→ khi t = xT →  \(N = \frac{{{N_0}}}{{{2^x}}}\)

I. Hiện tượng phóng xạ :

1. Định nghĩa  (Sgk)

2. Các dạng phóng xạ

a. Phóng xạ a

\({}_Z^AX \to {}_{Z - 2}^{A - 4}Y + {}_2^4He\)

Dạng rút gọn:

\({}_Z^AX \to {}_{Z - 2}^{A - 4}Y\)

- Tia a là dòng hạt nhân  \({}_2^4He\) chuyển động với vận tốc 2.10⁷m/s. Đi được chừng vài cm trong không khí và chừng vài mm trong vật rắn.

b. Phóng xạ b^-

- Tia b^- là dòng êlectron ( \({}_{ - 1}^0e\) )

\({}_Z^AX \to {}_{Z + 1}^AY + {}_{ - 1}^0e + {}_0^0\bar \nu \)

Dạng rút gọn:

 \({}_Z^AX \to {}_{Z + 1}^AY\)

c. Phóng xạ b⁺

- Tia b⁺ là dòng pôzitron ( \({}_1^0e\))

\({}_Z^AX \to {}_{Z - 1}^AY + {}_1^0e + {}_0^0\nu\)

Dạng rút gọn:

 \({}_Z^AX \to {}_{Z - 1}^AY\)

* Tia b^- và b⁺ chuyển động với tốc độ » c, truyền được vài mét trong không khí và vài mm trong kim loại.

d. Phóng xạ g

E₂ – E₁ = hf

- Phóng xạ g là phóng xạ đi kèm phóng xạ b^- và b⁺.

- Tia g đi được vài mét trong bêtông và vài cm trong chì.

II. Định luật phóng xạ :

1. Đặc tính của quá trình phóng xạ

a. Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân.

b. Có tính tự phát và không điều khiển được.

c. Là một quá trình ngẫu nhiên.

2. Định luật phân rã phóng xạ

- Xét một mẫu phóng xạ ban đầu.

+ N₀ sô hạt nhân ban đầu.

+ N số hạt nhân còn lại sau thời gian t.

\(N = {N_0}{e^{ - \lambda t}}\)

Trong đó l là một hằng số dương gọi là hằng số phân rã, đặc trưng cho chất phóng xạ đang xét.