Bài 23. Hiện tượng phóng xạ trang 104, 105, 106 Vật Lí 12 Kết nối tri thứcKhi gói miếng kim loại hình chữ thập (+) cùng một hòn đá có chứa uranium bằng tấm phim và để trong bóng tối vài ngày, Becquerel đã phát hiện trên tấm phim có vết sáng giống dấu chữ thập như hình bên. Nguyên nhân nào gây tác dụng lên phim dù nó được để trong bóng tối? Quảng cáo
Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn
Câu hỏi tr 104 CHMĐ Trả lời câu hỏi mở đầu trang 104 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức Khi gói miếng kim loại hình chữ thập (+) cùng một hòn đá có chứa uranium bằng tấm phim và để trong bóng tối vài ngày, Becquerel đã phát hiện trên tấm phim có vết sáng giống dấu chữ thập như hình bên. Nguyên nhân nào gây tác dụng lên phim dù nó được để trong bóng tối?
Phương pháp giải: Tìm hiểu qua sách báo, internet Lời giải chi tiết: - Tia alpha có thể ion hóa các nguyên tử trong lớp nhũ tương của phim, làm cho chúng trở nên nhạy cảm với ánh sáng. - Khi phim được tráng, các nguyên tử bị ion hóa sẽ tạo ra các hạt bạc, tạo thành vết sáng. - Dấu chữ thập trên phim xuất hiện do tia alpha bị chặn bởi các nhánh của miếng kim loại hình chữ thập. Câu hỏi tr 104 HĐ Trả lời câu hỏi hoạt động trang 104 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức Tìm hiểu thông tin về phát hiện của Becquerel và thí nghiệm trên, cho biết: 1. Hiện tượng phóng xạ xảy ra có tính tự phát hay phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ, áp suất,...? 2. Có thể điều khiển được hiện tượng phóng xạ không? Tại sao? Phương pháp giải: Tìm hiểu qua sách báo, internet về phát hiện của Becquerel và thí nghiệm Lời giải chi tiết: 1. Hiện tượng phóng xạ xảy ra tự phát, không phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ, áp suất. 2. Mặc dù hiện tượng phóng xạ tự phát, nhưng chúng ta có thể điều khiển tốc độ của nó vì: - Hiện tượng phóng xạ là một quá trình biến đổi hạt nhân. - Quá trình này xảy ra ngẫu nhiên và không thể dự đoán được. - Chúng ta chỉ có thể tác động đến tốc độ của quá trình này chứ không thể ngăn chặn hoàn toàn. Câu hỏi tr 105 HĐ Trả lời câu hỏi hoạt động trang 105 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức Sử dụng kết quả thí nghiệm trong Bảng 23.1 hãy thực hiện các yêu cầu sau: - Nhận xét về số lượng phân rã trong các khoảng thời gian bằng nhau liên tiếp. - Có thể dự đoán được thời điểm xảy ra và số lượng các phân rã phóng xạ không? Phương pháp giải: Sử dụng kết quả thí nghiệm trong Bảng 23.1 Lời giải chi tiết: - Dựa vào Bảng 23.1, số lượng phân rã trong các khoảng thời gian bằng nhau liên tiếp không đồng đều. Số lượng phân rã có thể giảm dần hoặc tăng dần theo thời gian. - Không thể dự đoán chính xác thời điểm xảy ra và số lượng các phân rã phóng xạ của từng nguyên tử. Chỉ có thể dự đoán xác suất phân rã của một nguyên tử trong một khoảng thời gian nhất định. Câu hỏi tr 106 CH 1 Trả lời câu hỏi 1 trang 106 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức 1. Hãy nêu các tính chất của tia phóng xạ α 2. Hãy viết phương trình phân rã α của hạt nhân \({}_{92}^{235}U\) Phương pháp giải: Vận dụng lí thuyết phóng xạ và viết phương trình phóng xạ Lời giải chi tiết: 1. - Khả năng ion hóa cao: Tia α có thể ion hóa các nguyên tử trong môi trường của nó, tạo ra các cặp ion. - Tầm bay ngắn: Tia α chỉ có thể đi được vài cm trong không khí và vài μm trong chất rắn. - Bị lệch hướng bởi điện trường và từ trường: Do mang điện tích dương, tia α có thể bị lệch hướng bởi điện trường và từ trường. - Tác dụng sinh học: Tia α có thể gây hại cho tế bào sống, dẫn đến ung thư nếu tiếp xúc với liều lượng cao. 2. Phương trình: \({}_{92}^{235}U \to 4H{e^{2 + }} + {}_{90}^{231}Th\) Câu hỏi tr 106 CH 2 Trả lời câu hỏi 2 trang 106 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức 1. Hãy nêu các tính chất của phóng xạ β 2. Viết phương trình phân rã β- và β+ tương ứng của các đồng vị \({}_{38}^{90}Sr\) và \({}_9^{18}F\) Phương pháp giải: Vận dụng lí thuyết phóng xạ và viết phương trình phóng xạ Lời giải chi tiết: 1. - Khả năng ion hóa: Tia β có khả năng ion hóa thấp hơn tia α nhưng cao hơn tia γ. - Tầm bay xa hơn: Tia β có thể đi được vài mét trong không khí và vài mm trong chất rắn. - Bị lệch hướng bởi điện trường và từ trường: Do mang điện tích, tia β có thể bị lệch hướng bởi điện trường và từ trường. - Tác dụng sinh học: Tia β có thể gây hại cho tế bào sống, dẫn đến ung thư nếu tiếp xúc với liều lượng cao. 2. Phương trình: \({}_{38}^{90}Sr \to {}_{39}^{90}Y + {\beta ^ - } + {\overline \upsilon _e}\) \({}_9^{18}F \to {}_8^{18}O + {\beta ^ + } + {\upsilon _e}\) Câu hỏi tr 107 CH Trả lời câu hỏi trang 107 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức 1. Hãy nêu các tính chất của phóng xạ γ 2. Technitium (\({}_{43}^{99}Tc\)) là đồng vị phóng xạ γ, được sử dụng rất phổ biến trong y học hạt nhân để chụp ảnh cơ quan bên trong cơ thể người. Viết phương trình phân rã của đồng vị này. Phương pháp giải: Vận dụng lí thuyết phóng xạ và viết phương trình phóng xạ Lời giải chi tiết: 1. - Khả năng ion hóa thấp: Tia γ có khả năng ion hóa thấp nhất trong ba loại tia phóng xạ. - Tầm bay xa nhất: Tia γ có thể đi qua hàng mét bê tông hoặc hàng chục cm chì. - Không bị lệch hướng bởi điện trường và từ trường: Do không mang điện tích, tia γ không bị lệch hướng bởi điện trường và từ trường. - Tác dụng sinh học: Tia γ có thể gây hại cho tế bào sống, dẫn đến ung thư nếu tiếp xúc với liều lượng cao. 2. Phương trình:\({}_{43}^{99}Tc \to {}_{42}^{99}Mo + {e^ - } + \gamma \) Câu hỏi tr 107 HĐ Trả lời câu hỏi hoạt động trang 107 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức Dựa vào đặc điểm các tia phóng xạ em hãy: 1. Giải thích hướng lệch của từng tia phóng xạ trong điện trường và trong từ trường ở Hình 23.3. 2. Giải thích lí do tại sao các tia α, β và γ có khả năng đâm xuyên khác nhau. Phương pháp giải: Dựa vào đặc điểm các tia phóng xạ Lời giải chi tiết: 1. Giải thích hướng lệch: a. Trong điện trường: - Tia α: Bị lệch về phía bản âm do mang điện tích dương. - Tia β-: Bị lệch về phía bản dương do mang điện tích âm. - Tia β+: Bị lệch về phía bản âm do mang điện tích dương. - Tia γ: Không bị lệch hướng vì không mang điện tích. b. Trong từ trường: - Tia α: Bị lệch theo quỹ đạo tròn do mang điện tích dương và có khối lượng lớn. - Tia β-: Bị lệch theo quỹ đạo tròn do mang điện tích âm và có khối lượng nhỏ. - Tia β+: Bị lệch theo quỹ đạo tròn do mang điện tích dương và có khối lượng nhỏ. - Tia γ: Không bị lệch hướng vì không mang điện tích. 2. Giải thích khả năng đâm xuyên: - Khả năng đâm xuyên: + Tia α: Khả năng đâm xuyên thấp nhất do có khối lượng lớn và điện tích lớn. + Tia β: Khả năng đâm xuyên cao hơn tia α do có khối lượng nhỏ và điện tích nhỏ. + Tia γ: Khả năng đâm xuyên cao nhất do không mang điện tích và có bước sóng ngắn. - Lý do: + Khối lượng: Tia có khối lượng lớn sẽ tương tác mạnh hơn với môi trường, dẫn đến khả năng đâm xuyên thấp hơn. + Điện tích: Tia mang điện tích sẽ tương tác với điện trường của các nguyên tử trong môi trường, dẫn đến khả năng đâm xuyên thấp hơn. + Bước sóng: Tia có bước sóng ngắn sẽ ít bị hấp thụ bởi môi trường hơn, dẫn đến khả năng đâm xuyên cao hơn. Câu hỏi tr 108 CH Trả lời câu hỏi trang 108 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức 1. Phát biểu định nghĩa chu kì bán rã? 2. Đồng vị phóng xạ \({}_8^{15}O\) sau khoảng thời gian 244 s có 75% số hạt nhân ban đầu đã bị phân rã thành hạt nhân khác. Tính chu kì bán rã của \({}_8^{15}O\). Phương pháp giải: Vận dụng lí thuyết bán rã Lời giải chi tiết: 1. Chu kì bán rã (ký hiệu: T) là thời gian cần thiết để một nửa số hạt nhân của một mẫu chất phóng xạ ban đầu bị phân rã. Nói cách khác, sau mỗi chu kì bán rã, số lượng hạt nhân còn lại sẽ giảm đi một nửa. 2. 75% số hạt nhân ban đầu bị phân rã nên số hạt nhân còn lại là 25%. Ta có: \({2^{^{ - 2}}} = {2^{ - \frac{t}{T}}} \Rightarrow 2 = \frac{t}{T} \Rightarrow T = \frac{t}{2} = \frac{{244}}{2} = 122s\) Câu hỏi tr 109 CH Trả lời câu hỏi trang 109 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức 1. Nêu ý nghĩa của hằng số phóng xạ. 2. Dược chất phóng xạ Flortaucipir (chứa \({}_9^{18}F\) là đồng vị phóng xạ β+) được tiêm vào bệnh nhân nhằm chụp ảnh bên trong cơ thể (chụp ảnh PET - Bài 24). Biết \({}_9^{18}F\) có chu kì bán rã khoảng 110 phút. a) Sau khi tiêm bao lâu thì lượng \({}_9^{18}F\) giảm còn 10% và 1% so với lúc đầu? b) Mỗi mL dược chất phóng xạ Flortaucipir có độ phóng xạ ban đầu là 109 Bq. Xác định số lượng hạt đồng vị \({}_9^{18}F\) có trong mỗi mL dược chất tại thời điểm ban đầu và sau đó 1 ngày. Phương pháp giải: Vận dụng lí thuyết hằng số phóng xạ và ứng dụng trong y học hạt nhân Lời giải chi tiết: 1. Hằng số phóng xạ cho biết tỉ lệ phần trăm số hạt nhân bị phân rã trong một đơn vị thời gian. Giá trị hằng số phóng xạ càng lớn, tốc độ phân rã của đồng vị càng nhanh. 2. a) \(N = {N_0}{.2^{ - \frac{t}{T}}} \Rightarrow 0,1 = {2^{ - \frac{t}{{110}}}} \Rightarrow t = 365,4\)phút \(N = {N_0}{.2^{ - \frac{t}{T}}} \Rightarrow 0,01 = {2^{ - \frac{t}{{110}}}} \Rightarrow t = 730,8\)phút b) Đối với thời điểm ban đầu (t=0 phút): \(N = {N_0} = {10^9}Bq\) Đối với thời điểm sau 1 ngày (t=1440 phút): \(N = {N_0}{.2^{ - \frac{t}{T}}} \Rightarrow N = {10^9}{.2^{ - \frac{{1440}}{{110}}}} \Rightarrow N = 114616\)hạt Câu hỏi tr 111 HĐ Trả lời câu hỏi hoạt động trang 111 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức 1. Tìm hiểu qua sách báo, internet về tác hại của phóng xạ đến sức khỏe của con người và cho biết: a) các loại phơi nhiễm phóng xạ b) biểu hiện khi bị phơi nhiễm phóng xạ. c) cách phòng tránh nhiễm phóng xạ. 2. Nêu tên các địa điểm có nguy cơ phóng xạ trong Hình 23.9. Nếu gặp các biển cảnh báo đó em sẽ làm gì? Phương pháp giải: Tìm hiểu qua sách báo, internet Lời giải chi tiết: 1. Phơi nhiễm phóng xạ: a) Các loại phơi nhiễm phóng xạ: - Phơi nhiễm bên ngoài: Do tiếp xúc với nguồn phóng xạ từ bên ngoài cơ thể, ví dụ như tia X, tia gamma từ các sự cố hạt nhân. - Phơi nhiễm bên trong: Do hít phải hoặc nuốt phải các chất phóng xạ, ví dụ như bụi phóng xạ, nước bị ô nhiễm. b) Biểu hiện khi bị phơi nhiễm phóng xạ: - Mức độ thấp: Buồn nôn, nôn, tiêu chảy, rụng tóc, mệt mỏi. - Mức độ cao: Phỏng da, hoại tử, suy giảm hệ miễn dịch, ung thư, tử vong. c) Cách phòng tránh nhiễm phóng xạ: - Hạn chế tiếp xúc với nguồn phóng xạ. - Sử dụng các biện pháp bảo hộ khi tiếp xúc với nguồn phóng xạ, ví dụ như quần áo bảo hộ, kính chắn. - Tuân thủ các quy định về an toàn phóng xạ. - Sử dụng các thực phẩm sạch, không bị ô nhiễm phóng xạ. 2. Các địa điểm có nguy cơ phóng xạ trong Hình 23.9: - Nhà máy điện hạt nhân: Nơi sản xuất điện bằng năng lượng hạt nhân. - Bệnh viện: Nơi sử dụng tia X và các chất phóng xạ để chẩn đoán và điều trị bệnh. - Phòng thí nghiệm nghiên cứu: Nơi sử dụng các chất phóng xạ cho mục đích nghiên cứu. - Kho chứa chất thải phóng xạ: Nơi lưu trữ các chất thải phóng xạ. Biển cảnh báo nguy cơ phóng xạ: - Biển báo có hình tam giác màu vàng, có biểu tượng cánh quạt màu đen và chữ "☢️". - Khi gặp biển cảnh báo này, cần: + Dừng lại và không đi vào khu vực nguy hiểm. + Thông báo cho người khác về nguy cơ phóng xạ. + Tuân thủ các hướng dẫn của cơ quan chức năng. Câu hỏi tr 112 HĐ Trả lời câu hỏi hoạt động trang 112 SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức 1. Hãy tìm hiểu và nêu thêm nguyên tắc an toàn phóng xạ. Việc tuân thủ quy tắc an toàn phóng xạ có vai trò gì? 2. Trong y học và công nghiệp, nguồn phóng xạ và chất thải phóng xạ được bảo quản trong các thiết bị lưu trữ (ví dụ như Hình 23.12) hoặc đặt trong các hầm cách li với các nguồn nước (ví dụ Hình 24.2). Người ta đã áp dụng nguyên tắc an toàn phóng xạ nào? Phương pháp giải: Tìm hiểu qua sách báo, internet Lời giải chi tiết: 1. Nguyên tắc an toàn phóng xạ: - Giới hạn liều lượng: Hạn chế liều lượng phơi nhiễm phóng xạ ở mức thấp nhất có thể, phù hợp với mục đích sử dụng. - Thời gian tiếp xúc: Giảm thiểu thời gian tiếp xúc với nguồn phóng xạ. - Khoảng cách: Giữ khoảng cách an toàn với nguồn phóng xạ. - Che chắn: Sử dụng các biện pháp che chắn để giảm thiểu sự lan truyền của tia phóng xạ. - Giám sát: Thường xuyên kiểm tra và giám sát mức độ phơi nhiễm phóng xạ. Vai trò: - Bảo vệ sức khỏe con người và môi trường khỏi tác hại của phóng xạ. - Đảm bảo an toàn cho các hoạt động sử dụng nguồn phóng xạ. - Ngăn ngừa các sự cố phóng xạ. 2. Nguyên tắc an toàn phóng xạ được áp dụng: - Giới hạn liều lượng: Lượng phóng xạ rò rỉ từ thiết bị lưu trữ và hầm cách li được kiểm soát ở mức thấp nhất có thể. - Thời gian tiếp xúc: Hạn chế thời gian tiếp xúc với nguồn phóng xạ và chất thải phóng xạ. - Khoảng cách: Giữ khoảng cách an toàn với thiết bị lưu trữ và hầm cách li. - Che chắn: Sử dụng các vật liệu che chắn để ngăn chặn tia phóng xạ. - Giám sát: Thường xuyên kiểm tra và giám sát mức độ phóng xạ.
Bài đọc
>> Xem chi tiết: Lý thuyết Hiện tượng phóng xạ - Vật lí 12 Kết nối tri thức
+
Bài 23. Hiện tượng phóng xạ I. Hiện tượng phóng xạ 1. Định nghĩa hiện tượng phóng xạ - Hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát biến đổi thành một hạt nhân khác đồng thời phát ra tia phóng xạ gọi là hiện tượng phóng xạ. Quá trình biến đổi hạt nhân này còn được gọi là phân rã phóng xạ hoặc phân rã hạt nhân. Hạt nhân không bền vững, tự phân rã được gọi là hạt nhân mẹ. Hạt nhân được tạo thành, bền vững hơn được gọi là hạt nhân con. - Hiện tượng phóng xạ là quá trình tự phát, không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, áp suất, … 2. Tính ngẫu nhiên của phân rã phóng xạ
Bằng nhiều thí nghiệm khác nữa, người ta đã thấy quá trình phóng xạ là ngẫu nhiên. Với một hạt nhân phóng xạ cho trước, thời điểm phân rã của nó là không xác định. 3. Các dạng phóng xạ
a) Phóng xạ alpha Tia phóng xạ α là hạt nhân \({}_2^4He\) phóng ra từ hạt nhân mẹ có tốc độ khoảng 2.107 m/s. Tia α làm ion hoá mạnh môi trường vật chất, do đó nó chỉ đi được khoảng vài cm trong không khí và dễ dàng bị tờ giấy dày 1 mm chặn lại. \({}_Z^AX \to _{Z - 2}^{A - 4}Y + _2^4He\) b) Phóng xạ beta Phóng xạ β gồm 2 loại: phóng xạ β- và phóng xạ β+. Hai loại tia phóng xạ β- và β+ có bản chất tương ứng là hạt electron (\({}_{ - 1}^0e\)) và hạt positron(*) (\({}_1^0e\)) phóng ra từ hạt nhân mẹ với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng trong chân không. Tia β làm ion hoá môi trường vật chất ở mức trung bình, nó có thể xuyên qua tờ giấy khoảng 1 mm nhưng có thể bị chặn bởi tấm nhôm dày khoảng 1 mm. Phóng xạ β-: \({}_Z^AX \to _{Z + 1}^AY + _{ - 1}^0e + \tilde \nu \) Phóng xạ β+: \({}_Z^AX \to _{Z - 1}^AY + _1^0e + \tilde \nu \) c) Phóng xạ gamma Một số hạt nhân con sau quá trình phóng xạ α hay β được tạo ra trong trạng thái kích thích \({}_Z^AY\)*. 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 \({}_Z^AY\) và phát ra bức xạ điện từ γ có bước sóng rất ngắn, cỡ nhỏ hơn 10-11 m, còn gọi là tia γ. Các tia γ có năng lượng cao, dễ dàng xuyên qua các vật liệu thông thường, ví dụ lớp bê tông dày hàng chục cm. Muốn cản trở được tia γ, người ta thường dùng vật liệu có mật độ vật chất lớn và bề dày lớn, ví dụ tấm chì dày khoảng 10 cm. \({}_Z^A{Y^*} \to _Z^AY + \gamma \) II. Định luật phóng xạ. Độ phóng xạ 1. Định luật phóng xạ Số hạt nhân chất phóng xạ của một mẫu giảm theo quy luật hàm số mũ: \(N = {N_0}{2^{ - \frac{t}{T}}} = {N_0}{e^{ - \lambda t}}\)
2. Độ phóng xạ Để đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu của một lượng chất phóng xạ, người ta dùng đại lượng độ phóng xạ (hay hoạt độ phóng xạ), kí hiệu là H, có giá trị bằng số hạt nhân phân rã trong một giây. Đơn vị độ phóng xạ là becoren (được lấy theo tên nhà bác học Becquerel), kí hiệu là Bq. 1 Bq = 1 phân rã/1 giây Ngoài ra còn sử dụng đơn vị Ci: 1 Ci = 3,7.1010 Bq Độ phóng xạ H được xác định bằng số hạt nhân chất phóng xạ phân rã trong một giây và liên hệ với hằng số phóng xạ và số hạt nhân chất phóng xạ trong mẫu theo công thức: H=λN Độ phóng xạ của một mẫu giảm theo quy luật hàm số mũ: \(H = {H_0}{2^{ - \frac{t}{T}}} = {H_0}{e^{ - \lambda t}}.\) III. Ảnh hưởng của tia phóng xạ. Biển cảnh báo phóng xạ 1. Ảnh hưởng của tia phóng xạ Các tia phóng xạ có thể gây tác động mạnh tới tế bào của con người cũng như sinh vật. Vì vậy khi bị phơi nhiễm tia phóng xạ với liều lượng lớn trong một khoảng thời gian dài, có thể ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ cũng như di truyền. Trong một số trường hợp, với nguồn phóng xạ mạnh dù chỉ tiếp xúc thời gian ngắn nhưng cảm giác bỏng rát xuất hiện ngay, còn gọi là bỏng phóng xạ. Sau đó, nạn nhân xuất hiện các triệu chứng buồn nôn, nôn mửa, suy nhược thần kinh, ... Các triệu chứng này còn gọi là nhiễm độc phóng xạ, ảnh hưởng lâu dài đến sức khoẻ, gây đột biến trong di truyền, ung thư, ...
2. Biển cảnh báo phóng xạ Biển cảnh báo phóng xạ, được đặt tại khu vực lắp đặt thiết bị phát ra tia phóng xạ và nguồn phóng xạ, hoặc trên chính thiết bị và vật chứa của nguồn phóng xạ. Mục đích cảnh báo mọi người không nên tiếp cận hoặc làm hỏng thiết bị hoặc vật chứa thiết bị phóng xạ, vì điều này rất nguy hiểm.
IV. Nguyên tắc an toàn phóng xạ - Giữ khoảng cách đủ xa đối với nguồn phóng xạ. Nếu tăng gấp đôi khoảng cách từ chúng ta đến nguồn phóng xạ thì liều hấp thụ phóng xạ giảm đi 4 lần. - Cần sử dụng các tấm chắn nguồn phóng xạ đủ tốt. Tấm chắn càng dày và có khối lượng riêng càng lớn sẽ càng cản trở mạnh tia phóng xạ. - Cần giảm thiểu thời gian phơi nhiễm phóng xạ.
Sơ đồ tư duy về “Hiện tượng phóng xạ”
- Thu gọn
 Chia sẻ Bình luận
Group ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí
|
Danh sách bình luận