Chuyên đề ôn thi THPT quốc gia môn Vật lý có đáp án - Vật lý hạt nhân

Chuyên đề: VẬT LÝ HẠT NHÂN ÔN THI ĐH-CĐ

Trang 1

 CHƯƠNG VẬT LÝ HẠT NHÂN 

A: TÓM TẮT LÝ THUYẾT § 1. CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ- ĐỘ HỤT KHỐI I. CẤU TẠO CỦA HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ 1. Cấu hạt nhân nguyên tử : Hạt nhân được cấu tạo bởi hai loại hạt sơ cấp gọi là nuclôn gồm: Hạt sơ cấp

(nuclon)

Ki hiệu Khối lượng theo kg Khối lượng theo u 1u =1,66055.10 -27 kg

Điện tích

Prôtôn: H p 1 1  mp = 27 10 . 67262 ,1 kg mp =1,00728u +e

Nơtrôn: 1 0 n n  mn = 27 10 . 67493 ,1  kg mn =1,00866u không mang điện tích

1.1. Kí hiệu hạt nhân:

A Z X - A = số nuctrôn : số khối - Z = số prôtôn = điện tích hạt nhân (nguyên tử số) - N A Z   : số nơtrôn

1.2. Bán kính hạt nhân nguyên tử:

1 15 3 1,2.10 R A   (m)

Ví dụ: + Bán kính hạt nhân H 1 1 H: R = 1,2.10-15m

+ Bán kính hạt nhân Al 27 13 Al: R = 3,6.10-15m 2.Đồng vị là những nguyên tử có cùng số prôtôn ( Z ), nhưng khác số nơtrôn (N) hay khác số nuclôn (A). Ví dụ: Hidrô có ba đồng vị: 1 2 2 3 3 1 1 1 1 1 ; ( ) ; ( ) H H D H T + Đồng vị bền : trong thiên nhiên có khoảng 300 đồng vị .

+ Đồng vị phóng xạ ( không bền): có khoảng vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo . 3.Đơn vị khối lượng nguyên tử

- u : có giá trị bằng 1/12 khối lượng đồng vị cacbon 12

6C

-

27 2 23 1 12 1 12 1 . . 1,66055.10 931,5 / 12 12 6,0221.10

    

A u g g kg MeV c N ; 13 1 1,6.10  MeV J

4. Khối lượng và năng lượng: Hệ thức Anhxtanh giữa năng lượng và khối lượng: E = mc2 => m = 2 c

E

=> khối lượng có thể đo bằng đơn vị năng lượng chia cho c2: eV/c2 hay MeV/c2. -Theo Anhxtanh, một vật có khối lượng m0 khi ở trạng thái nghỉ thì khi chuyển động với tốc độ v, khối lượng sẽ tăng lên thành m với: m =

2

2

0

1 c v

m



trong đó m0 gọi là khối lượng nghỉ và m gọi là khối lượng động.

5.Một số các hạt thường gặp:

Tên gọi Kí hiệu Công thức Ghi chú

prôtôn p

1 1H hay 1

1 p hiđrô nhẹ

đơteri D

2 1H hay 2

1D hiđrô nặng

triti T

3 1H hay 3

1T hiđrô siêu nặng

anpha α

4 2He Hạt Nhân Hêli

bêta trừ β- 0 1e  electron

bêta cộng β+ 0 1e 

Pôzitôn (phản electron)

nơtron n

1 0n không mang điện nơtrinô  không mang điện, m0 = 0, v ≈ c

+ -

Nguyên tử Hidrô, Hạt nhân

có 1 nuclôn là prôtôn

Hạt nhân Hêli có 4 nuclôn:

2 prôtôn và 2 nơtrôn

+ + - -

Chuyên đề: VẬT LÝ HẠT NHÂN ÔN THI ĐH-CĐ

Trang 2

II. ĐỘ HỤT KHỐI – NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT CỦA HẠT NHÂN

1. Lực hạt nhân - Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các nuclôn, bán kính tương tác khoảng 15 10 m  . - Lực hạt nhân không cùng bản chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; nó là lực tương tác mạnh. 2. Độ hụt khối m  của hạt nhân A

Z X

Khối lượng hạt nhân hn m luôn nhỏ hơn tổng khối lượng các nuclôn tạo thành hạt nhân đó một lượng m  : Khối lượng hạt nhân Khối lượng Z Prôtôn Khối lượng N Nơtrôn Độ hụt khối m mhn (mX) Zmp (A – Z)mn m = Zmp + (A – Z)mn – mhn

3. Năng lượng liên kết lk W của hạt nhân A

Z X - Năng liên kết là năng lượng tỏa ra khi tạo thành một hạt nhân (hay năng lượng thu vào để phá vỡ một hạt nhân

thành các nuclôn riêng biệt). Công thức :

2 . lk W mc  Hay :

2 . . . lk p n hn W Z m N m m c       

4.Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân

- Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trên một nuclôn  = lk W

A

.

- Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

- Ví dụ:

56 28Fe có năng lượng liên kết riêng lớn  = lk W

A

=8,8 (MeV/nuclôn)

§ 2. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN - Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn tới sự biến đổi sự biến đổi của hạt nhân.

1 2 3 4

1 2 3 4 1 2 3 4 A A A A Z Z Z Z X X X X    hay

1 2 3 4

1 2 3 4

A A A A Z Z Z Z A B C D   

- Có hai loại phản ứng hạt nhân

+ Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt nhân khác (phóng xạ) + Phản ứng tương tác giữa các hạt nhân với nhau dẫn đến sự biến đổi thành các hạt nhân khác. Chú ý: Các hạt thường gặp trong phản ứng hạt nhân: 1 1 1 1 p H  ; 1

0n ; 4

2  He ;

0 1e 



  ; 0 1e 



  II. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 1. Định luật bảo toàn số …