PHY-38Lớp 12 · Bài 23–24 · SGK Kết nối tri thức

Phóng xạ, chu kỳ bán rã và ứng dụng hạt nhân

Chạy mô phỏng phân rã ngẫu nhiên của tập hạt nhân, đọc đồ thị N(t) sau mỗi chu kì bán rã và so sánh khả năng đâm xuyên của tia α, β, γ.

Đang tải mô hình 3D…

Mục tiêu bài học

Phân rã phóng xạ là quá trình ngẫu nhiên từng hạt nhân nhưng mẫu lớn tuân quy luật thống kê.
Α, β, γ có bản chất khác nhau.

Thuyết minh: Hãy quan sát mô hình và xác định đại lượng đang thay đổi. Phân rã phóng xạ là quá trình ngẫu nhiên từng hạt nhân nhưng mẫu lớn tuân quy luật thống kê; α, β, γ có bản chất khác nhau. Khi thay thông số, đối chiếu chuyển động và đồ thị; chỉ kết luận trong các giả thiết đã công bố.

Ba cảnh của mô phỏng

Cảnh S01
Tạo tập hợp hạt nhân chưa phân rã và bộ đếm thời gian
Cảnh S02
Chạy mô phỏng phân rã ngẫu nhiên, hiển thị đồ thị N(t)
Cảnh S03
So sánh tính đâm xuyên α, β, γ bằng sơ đồ lớp chắn có ghi giới hạn

Điều khiển trong mô phỏng

Chọn đồng vị giả lập
Đổi T1/2
Bật lớp chắn minh họa

Chốt kiểm tra kiến thức

Sau hai chu kỳ bán rã, số hạt nhân chưa phân rã trung bình còn 1/4.

Dùng mô phỏng và bảng đo ở trên để tự kiểm chứng nhận định này.

Lưu ý để không hiểu sai

Không cho mọi hạt phân rã cùng lúc đúng nửa đời.
Không xem phóng xạ là an toàn để thao tác thực tế.

Câu hỏi tự kiểm tra

Chọn đáp án để xem giải thích ngay. Không cần đăng nhập.

Câu 1Một mẫu chỉ có 8 hạt nhân phóng xạ với chu kì bán rã T. Sau thời gian T, nhận định nào đúng?

Câu 2Một mẫu chất phóng xạ có chu kì bán rã 5 ngày, ban đầu có 1,6·10²⁰ hạt nhân. Sau 15 ngày, số hạt nhân chưa phân rã còn khoảng

Kí hiệu và đại lượng

Số hạt nhân ban đầu N₀Initial number of nuclei: Số hạt nhân chưa phân rã tại thời điểm t = 0.
Số hạt nhân còn lại N(t)Remaining nuclei: N(t) = N₀·2^(−t/T) = N₀·e^(−λt); là giá trị trung bình thống kê, càng đúng khi số hạt nhân càng lớn.
Hằng số phóng xạ λDecay constant: Đặc trưng cho tốc độ phân rã của một chất phóng xạ: λ = ln2/T, đơn vị s⁻¹.
Chu kì bán rã THalf-life: Thời gian sau đó số hạt nhân chưa phân rã còn một nửa (tính trung bình); không phải thời điểm mỗi hạt nhân chắc chắn phân rã.
Độ phóng xạ HActivity: Số phân rã trong một giây: H = λN, đơn vị becquerel (Bq); giảm theo cùng quy luật với N.
Tia αAlpha radiation: Dòng hạt nhân ⁴₂He mang điện tích +2e; ion hóa mạnh nhưng đâm xuyên kém, bị chặn bởi tờ giấy hoặc vài centimét không khí.
Tia βBeta radiation: Dòng electron (β⁻) hoặc positron (β⁺) chuyển động rất nhanh; đâm xuyên mạnh hơn tia α, bị chặn bởi tấm nhôm dày vài milimét.
Tia γGamma radiation: Sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (photon năng lượng cao), không mang điện; đâm xuyên mạnh nhất, cần lớp chì hoặc bê tông dày để làm giảm cường độ.

Mẫu mô phỏng ít hạt nhân nên N(t) dao động quanh đường lí thuyết; lớp chắn chỉ minh họa định tính. Nội dung là bản nháp do NAVI biên soạn theo kiến thức phổ thông, chờ giáo viên bộ môn đối chiếu với ấn bản SGK đang giảng dạy.