VẬT LÝ 12

Bài 23

HIỆN TƯỢNG PHÓNG
XẠ

I

Hiện tượng phóng
xạ
Định nghĩa hiện tượng phóng xạ

Tính ngẫu nhiên của phân rã phóng xạ
Các dạng phóng xạ

1. Định nghĩa hiện tượng phóng xạ
Thí nghiệm buồng sương: Khi đặt mẫu quặng uranium vào trong buồng sương,
chúng ta thấy có nhiều vết sương màu trắng có dạng như các tia đi ra từ mẫu
phóng xạ ở các hướng và các thời điểm ngẫu nhiên khác nhau. Các vết sương
dạng tia này chính là đường đi của các hạt phóng ra từ mẫu quặng uranium, gọi
là các tia phóng xạ.

Các vết sương dạng tia xuất hiện quanh mẫu
quặng uranium

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 gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân
được tạo thành, bền vững hơn được gọi là hạt nhân con.

1. Định nghĩa hiện tượng phóng xạ
Đặc điểm
- Là một quá trình biến đổi hạt nhân
- Là một quá trình tự phát và không điều khiển được
- Là một quá trình ngẫu nhiên
Ứng dụng
- Dùng làm nguyên tử đánh dấu khảo sát sự tồn tại, phân bố và vận
chuyển của nguyên tố
- Đồngvị C14 đồng hồ của trái đất: xác định tuổi của cố vật có nguồn
gốc sinh vật

2. Tính ngẫu nhiên của phân rã
phóng xạ
Thí nghiệm đếm tia phóng xạ
Tiến hành thí nghiệm:
Nguồn phóng xạ (1) được đặt gần
một đầu thu phóng xạ (2) theo một
phương xác định. Mỗi khi có tia phóng
xạ từ nguồn đến đầu thu, nó sẽ gửi
Chuẩn bị dụng cụ:
• (1) Nguồn phóng xạ;
• (2) Đầu thu phóng xạ Gai-gơ Muy-lơ;

tín hiệu đến thiết bị chuyển đổi tín
hiệu (3) làm loa (4) phát ra một xung
âm thanh đồng thời số đếm tia phóng

• (3) Thiết bị chuyển đổi tín hiệu;

xạ được hiển thị trên màn hình (5) sẽ

• (4) Loa;

nhảy lên 1 đơn vị.

• (5) Màn hình.

2. Tính ngẫu nhiên của phân rã
phóng xạ
Thí nghiệm đếm tia phóng xạ

Kết quả thí nghiệm:

2. Tính ngẫu nhiên của phân rã
phóng xạ
Thí nghiệm đếm tia phóng xạ
Nhận xét:
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.
Kết quả thí nghiệm:

3. Các dạng phóng xạ
Khi cho các tia phóng xạ đi qua điện trường hoặc từ trường, các tia phóng xạ
có thể lệch theo các cách khác nhau, gồm 3 dạng như sau:
• Phóng xạ alpha (kí hiệu α);
• Phóng xạ beta (có hai loại kí hiệu là β+ và β-);
• Phóng xạ gamma (kí hiệu là γ).

a. Phóng xạ alpha
Tia phóng xạ α là hạt nhân  phóng ra từ hạt nhân mẹ có tốc độ khoảng 2.107 m/s.
Tia α làm ion hóa 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.

Hạt nhân mẹ X thường là các hạt nhân nặng, có số khối A > 190, phân rã tạo thành hạt
nhân con Y, đồng thời phát ra tia phóng xạ α.
Phương trình của phân rã phóng xạ α có dạng:

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 () và hạt positron (phản hạt
của electron, có cùng khối lượng với electron nhưng mang điện tích +e) ()
phóng ra từ hạt nhân mẹ với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng trong chân
không. 
Tia β làm ion hóa 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 

b. Phóng xạ beta
Hạt nhân thực hiện phân rã tạo ra tia phóng xạ β, ngoài sản phẩm là hạt
nhân con, các  và  còn có hạt cơ bản khác là phản hạt neutrino () và hạt
neutrino () không mang điện, có khối lượng nghỉ vô cùng nhỏ.
Phương trình của phân rã phóng xạ β- có dạng:

Phương trình của phân rã phóng xạ β+ có dạng:

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  .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  và phát ra bức xạ điện
từ  có bước sóng rất ngắn, cỡ nhỏ hơn 10-11 m, còn gọi là tia  .

c. Phóng xạ gamma
Các tia  có năng lượng cao, dễ dàng xuyên qua các vật liệu thông thường, ví dụ
lớp bê tông dày hàng chục cm. Vì vậy, muốn cản trở được tia  , người ta thường
dùng vật liệu có mật độ vật chất lớn và bề dày lớn, ví dụ tấm chì dày khoảng
10 cm

𝐴

∗

Phương trình của phân rã phóng xạ 𝑍
có𝑌
dạng:

⟶

𝐴
𝑍

𝑌 +𝛾

3. Các dạng phóng
xạ

II
Định luật
phóng xạ
Độ phóng xạ

1. Định luật phóng xạ
Thực nghiệm với các chất phóng xạ cho thấy rằng, cứ sau một khoảng thời
gian xác định T thì một nửa số hạt nhân hiện có sẽ bị phân rã, biến đổi thành
hạt nhân khác; T được gọi là chu kì bán rã của chất phóng xạ.
Trong quá trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định
luật hàm số mũ.

𝑁𝑡= 𝑁 𝑜 2

−

𝑡
𝑇

1. Định luật phóng xạ
Trong quá trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm theo thời gian theo định
luật hàm số mũ.

𝑁𝑡= 𝑁 𝑜 2

−

𝑡
𝑇

Ví dụ minh họa:
Trong khoảng thời gian 5 h có 75 % số hạt nhân ban đầu của một đồng vị
phóng xạ bị phân rã. Chu kì bán rã của đồng vị đó là bao nhiêu?

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 becơren, kí hiệu là Bq.
1 Bq = 1 phân rã/1 giây
Trong thực tế, độ phóng xạ còn có đơn vị khác là curi, kí hiệu là Ci.
1 Ci = 3,7.1010 Bq

2. Độ phóng xạ
Độ phóng xạ Ht​ tại thời điểm t bất kì là :
𝑡

−
𝑙𝑛 2
'
𝐻 𝑡 =− 𝑁 𝑡 ( 𝑡 ) =
𝑁 𝑜2 𝑇
𝑇

Gọi Hằng số phóng xạ  ​ (đơn vị là s-1)đặc trưng cho chất phóng xạ đang xét

𝐻 𝑡 = 𝜆 𝑁 𝑡 = 𝐻 𝑜 𝑒− 𝜆 𝑡
Ho​ :Độ phóng xạ ban đầu, tại thời điểm t = 0 

2. Độ phóng xạ
𝑡

−
𝑙𝑛 2
'
𝐻 𝑡 =− 𝑁 𝑡 ( 𝑡 ) =
𝑁 𝑜2 𝑇
𝑇

𝐻 𝑡 = 𝜆 𝑁 𝑡 = 𝐻 𝑜 𝑒− 𝜆 𝑡

Ví dụ minh họa:
Một chất phóng xạ có chu kì bán rã là 4 ngày. Sau thời gian 12 ngày, so với độ phóng xạ
(hoạt độ phóng xạ) của lượng chất phóng xạ ban đầu thì độ phóng xạ của lượng chất phóng
xạ còn lại bằng bao nhiêu?

II
I
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. Ảnh
hưởng của tia phóng xạ lên cơ thể người phụ thuộc vào cường độ, khả năng ion hóa, khả năng
đâm xuyên, thời gian chiếu,... của tia phóng xạ.
• Với tia phóng xạ α: khả năng đâm xuyên của tia α kém nên khi nguồn phóng xạ ở bên ngoài
cơ thể thì nó không gây hậu quả đáng kể. Tuy nhiên, do khả năng ion hóa mạnh nên nếu
nguồn phóng xạ α xâm nhập vào cơ thể thì sẽ gây hậu quả rất nghiêm trọng.
• Với tia phóng xạ β: khả năng ion hóa và khả năng đâm xuyên ở mức trung bình, khi nguồn
phóng xạ β ở trong hay ở ngoài cơ thể đều có thể gây ra các hậu quả đáng kể.
• Với tia phóng xạ γ: khả năng ion hóa kém, hơn tia α, tia β nhưng khả năng đâm xuyên
mạnh, khi nguồn phóng xạ γ ở trong hay ở ngoài cơ thể đều có thể gây ra hậu quả nghiêm
trọng nếu cơ thể phơi nhiễm tia γ có cường độ lớn trong thời gian dài.

1. Ảnh hưởng của tia phóng xạ

Đ–Đ–S–S

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.

I
V
Nguyên tắc an
toàn
phóng xạ

Nguyên tắc an toàn phóng xạ
Ngoài các nguồn phóng xạ được kiểm soát trong các hoạt động nghiên cứu và ứng
dụng, con người có nguy cơ bị nhiễm phóng xạ thụ động như: phóng xạ có sẵn trong
không khí (), từ các tia vũ trụ (), từ đá và vật liệu xây dựng có chứa đồng vị phóng xạ,
trong thực phẩm (ví dụ đồng vị  ),...

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.

LUYỆN TẬP

HD : H = 1500 xung/ phút = 1500 xung / 60s = 25 xung/ giây = 25 Bq

ĐA. 1,1172 MeV