Bài giảng Vật lý A3: Chương 6 - PGS.TS. Lê Công Hảo

Bài giảng "Vật lý A3 - Chương 6: Vật lý hạt nhân" cung cấp cho người học các kiến thức: Cấu trúc hạt nhân, năng lượng liên kết và lực hạt nhân, phân rã phóng xạ, sự cân bằng phân rã phóng xạ,.... Mời casc bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý A3: Chương 6 - PGS.TS. Lê Công HảoChương 6 Vật lý hạt nhân PGS.TS. Lê Công Hảo Lịch sử➢ Năm 1896, là năm đánh dấu cho ngày sinh ra vật lý hạt nhân, nhà Vật lý người Pháp tên là Henri Becquerel (1852-1908) đã khám phá ra sự phóng xạ trong thành phần muối uranium.➢ Ernest Rutherford, bằng thực nghiệm thấy rằng bức xạ phát ra từ hạt nhân gồm có 3 loại, ông gọi là alpha, bêta và tia gamma.➢ Các thực nghiệm sau này cho thấy rằng “tia” alpha ( ) là hạt nhân helium (He), “tia” bêta () là hạt electron (e) và tia gamma là những photon năng lượng cao.➢ Năm 1911, Rutherford cùng các học trò Geiger và Marsden đã thực hiện một số thí nghiệm về sự tán xạ của hạt alpha lên các hạt nhân nguyên tử.➢ Kết quả từ thực nghiệm cho thấy các hạt nhân của nguyên tử được xem như là một tâm khối điện tích dương và hầu như khối lượng của nguyên tử tập trung ở hạt nhân.6.1. CẤU TRÚC HẠT NHÂN6.1.1. Các tính chất của hạt nhânMọi hạt nhân đều bao gồm 2 loại hạt: proton vàneutron, ngoại trừ hạt nhân hydro (chỉ có protonmà không có neutron).Số nguyên tử, Z (đôi khi ta còn gọi là số điện tích hạt nhân), bằng sốproton trong hạt nhân.Số neutron, N, bằng số neutron trong hạt nhân. 56 26 FeSố khối, A, bằng với số nucleon trong hạt nhân có số khối là 56 v số(số neutron + số proton): A = Z + N nguyên tử là 26, cho nên nó có 26 proton A Z X và 30 neutron.6.1.1. Các tính chất của hạt nhânĐồng vị của một nguyên tố là những hạt nhân có cùng giá trị Znhưng khác giá trị N và A. 63 65Nguyên tử đồng (Cu) có hai đồng vị là 29 Cu, 29 Cu 234 235 238 Nguyên tử uranium (U) có ba đồng vị là 92 U, 92 U, 92 UĐộ phổ cập tự nhiên của các đồng vị là hàm lượng mà đồng vị đócó trong nguyên tố tự nhiên. 12 13Độ phổ cập tự nhiên của C là 98,9%, ngược lại của C chỉ là 1,1%. 6 6Một số đồng vị không xuất hiện Hydro, cũng có các đồng vị của nó: 2 3trong tự nhiên và được tạo ra qua 1H 1 1H 1Hphản ứng Proton Deuterium Tritium 29 Cu ( n ,  ) 29 Cu 63 64 Ví dụ:6.1.2. Điện tích và khối lượng hạt nhânProton (p) mang điện tích dương và bằng độ lớn điện tích củaelectron (e = 1,6x10-19C), kí hiệu: p hay 11HNeutron trung hòa điện tích, kí hiệu: 10nNeutron không có điện tích nên việc phát hiện ra nó thì khó khănDo hạt nhân có Z proton nên điện tích của hạt nhân đó là Ze.Proton có khối lượng gần bằng 1836 lần khối lượng của electron, cònkhối lượng của proton và neutron hầu như gần bằng nhau.Khối lượng của nguyên tử có đơn vị là u, chẳng hạn như khối lượngcủa đồng vị 12C là 12u. 1u = 1,66x10-27kgKhối lượng của proton: mp = 1,0072765uKhối lượng của neutron: mn = 1,0086649u MeV 1u = 931,5 2Khối lượng của electron: me = 0,0005486u c6.1.2. Điện tích và khối lượng hạt nhân Bảng 6.1: Khối lượng của proton, neutron và electron theo nhiều đơn vị Khối lượng Hạt kg u MeV/c2 Proton 1,672623x10-27 1,007825 938,2723 Neutron 1,674929x10-27 1,008665 939,5656 Electron 9,11x10-31 0,000549 0,511 0 ,012kg − 26 Khối lượng của một nguyên tử 12C là = 1,99  10 kg 6 ,02  10 23Do một nguyên tử 12C được định nghĩa có khối lượng 12u, nên ta tìm được 1,99  10 −26 1u = = 1,66  10 − 27 kg 12 6.1.3. Kích thước và cấu trúc hạt nhân Rutherford kết luận điện tích dương trong một nguyên tử tập trung trong một khối cầu nhỏ có bán kính gần bằng 10-14m. Trong vật lý hạt nhân đơn vị đo chiều dài là Fermi (fm), 1fm = 10-15mRutherford đề nghị rằng hạt nhân gồm có (A – Z) hạt trung hòađiện là neutronNăm 1932 James Chadwick (1891-1974) chứng tỏ rằng có sự tồn tại hạt neutronChadwick đã nhận được giải Nobel vào năm 1935.Một loạt các thí nghiệm khác đã chứng minh rằng hầu hết hạt nhân có dạng hình cầuvà có bán k ...