PHẢN ỨNG HẠT NHÂN: 1 Phương trình phản ứng:12 3

1 2 3 4 A A A A Z A Z B Z C Z D Trường hợp phóng xạ: 1 3 4 1 3 4 A A A

Z A Z C Z D A là hạt nhân mẹ, C là hạt nhân con, D là hạt  hoặc 

+ Các định luật bảo toàn

- Bảo toàn số nuclôn (số khối): A1 + A2 = A3 + A4 - Bảo toàn điện tích (nguyên tử số): Z1 + Z2 = Z3 + Z4

- Bảo toàn động lượng: p1 p2 p3 p hay4 m1 1v m2v2 m4 3v m4v4

- Bảo toàn năng lượng:

1 2 3 4

X X X X

K K E K K ;

Trong đó: E là năng lượng phản ứng hạt nhân; 1 2

2

X x x

K m v là động năng chuyển động của hạt X

Lưu ý:- Không có định luật bảo toàn khối lượng.

- Mối quan hệ giữa động lượng pX và động năng KX của hạt X là: p2X 2m KX X

- Khi tính vận tốc v hay động năng K thường áp dụng quy tắc hình bình hành Ví dụ: p p1 p2 biết p p1, 2 =>p2 p12 p22 2p p cos1 2

hay (mv)2 (m v1 1)2 (m v2 2)2 2m m v v cos1 2 1 2

hay mK m K1 1 m K2 2 2 m m K K cos1 2 1 2

Tương tự khi biết φ1 p p1, hoặc φ2 p p2, Trường hợp đặc biệt:p1 p2 2 2 2

1 2

p p p

Tương tự khi p1 p hoặc p2 p

v = 0 (p = 0)  p1 = p2 1 1 2 2

2 2 1 1

K v m A

K v m A

Tương tự v1 = 0 hoặc v2 = 0.

2. Năng lượng phản ứng hạt nhân: E = (M0 - M)c2

Trong đó: M0 mA mBlà tổng khối lượng các hạt nhân trước phản ứng. E0 = m0c2

3 4

X X

M m m là tổng khối lượng các hạt nhân sau phản ứng. E = mc2

Lưu ý: - Nếu M0> M thì phản ứng toả năng lượng |E| =|E0-E|dưới dạng động năng của các hạt C, D hoặc phôtôn . Các hạt sinh ra có độ hụt khối lớn hơn nên bền vững hơn.

- Nếu M0< M thì phản ứng thu năng lượng E =|E0-E|dưới dạng động năng của các hạt A, B hoặc phôtôn . Các hạt sinh ra có độ hụt khối nhỏ hơn nên kém bền vững.

+ Trong phản ứng hạt nhân 1 2 3 4

1 2 3 4

A

A A A

Z A Z B Z C Z D Các hạt nhân A, B, C, D có: -Năng lượng liên kết riêng tương ứng là 1, 2, 3, 4.

-Năng lượng liên kết tương ứng là E1, E2, E3, E4 -Độ hụt khối tương ứng là m1, m2, m3, m4

-Năng lượng của phản ứng hạt nhân: E = A33 +A44 - A11 - A22

E = E3 + E4 – E1 – E2

E = (m3 + m4 - m1 - m2)c2

3. Quy tắc dịch chuyển của sự phóng xạ

+Phóng xạ  (24He): ZAX 24He AZ 24Y: So với A

ZX, hạt nhân con 4 2

A

ZY lùi 2 ô (BảngTH) và số khối giảm 4

+Phóng xạ -

( 01e): ZAX 10e Z A1Y: So với A

ZX , hạt nhân con A1

ZY tiến 1 ô (BảngTH) và có cùng số khối. Thực chất của phóng xạ -

là một hạt nơtrôn biến thành một hạt prôtôn, một hạt electrôn và một hạt nơtrinô:

n p e v

Lưu ý: - Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ -

là hạt electrôn (e-) p 1 p 2 p φ

- Hạt nơtrinô (v) không mang điện, không khối lượng (hoặc rất nhỏ) chuyển động với vận tốc của ánh sáng và hầu như không tương tác với vật chất.

+Phóng xạ +

( 01e): ZAX 10e ZA1Y:So với A

ZX, hạt nhân con A1

ZY lùi 1 ô (BảngTH) và có cùng số khối. Thực chất của phóng xạ +

là một hạt prôtôn biến thành một hạt nơtrôn, một hạt pôzitrôn và một hạt nơtrinô:

p n e v

Lưu ý: Bản chất (thực chất) của tia phóng xạ +

là hạt pôzitrôn (e+)

+ Phóng xạ  (hạt phôtôn): Hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích có mức năng lượng E1 chuyển xuống mức năng lượng E2 đồng thời phóng ra một phôtôn có năng lượng: hf hc E1 E2

Lưu ý: Trong phóng xạ  không có sự biến đổi hạt nhân  phóng xạ  thường đi kèm theo phóng xạ  và .

4. Ứng dụng các định luật bảo toàn để giải một bài toán vật lý hạt nhân.

Xét phản ứng: 1 2 3 4 1 1 2 2 3 3 4 4 A A A A Z X Z X Z X Z X E Gọi: * 1; 2; 3; 4 X X X X

K K K K : Là động năng của các hạt nhân X1 ; X2 ; X3 ;X4

Với 1 2

; : ( )

2

X x x

K m v don vi J Nếu hạt nhân đứng yên thì K = 0

Trong đó: m: là khối lượng từng hạt nhân. Đơn vị kg , u v: là vận tốc từng hạt nhân. Đơn vị: m/s

*p1; p2; p3; p4 : Là động lượng của các hạt nhân X1 ; X2 ;X3 ; X4VớipX = mX.vX đơn vị: kg.m/s

- Mối quan hệ giữa động lượng pX và động năng KX của hạt X là:

2 2

2 ( . ) 2 . 2

X X X X X X X X X X X

p m K m v m K m v m K

a.Các định luật bảo toàn:

+ Bảo toàn động lượng: p1 p2 p3 p hay4 m1 1v m2v2 m4 3v m4v4

+ Bảo toàn năng lượng:

1 2 3 4

X X X X

K K E K K (1)

Trong đó: E là năng lượng phản ứng hạt nhân .

- Nếu phản ứng tỏa năng lượng thì ở phương trình (1) lấy +ΔE - Nếu phản ứng thu năng lượng thì ở phương trình (1)lấy –ΔE

Lưu ý: - Không có định luật bảo toàn khối lượng.

b. Dạng bài tập tính góc giữa các hạt tạo thành.

Cho hạt X1 bắn phá hạt X2(đứng yên p2 = 0) sinh ra hạt X3 và X4 theo phương trình:X1 + X2 = X3 + X4

Theo định luật bảo toàn động lượng ta có: p1 p3 p4 (1)

  

 

Muốn tính góc giữa hai hạt nào thì ta quy về vectơ động lượng của hạt đó rồi áp dụng công thức:

2 2 2

(a b) a 2abcos( ; )a b b

   

   

1.Muốn tính góc giữa hạt X3 và X4 ta bình phương hai vế (1)

=>(p1)2 (p3 p4 )2      =>p12  2 2 3 2 3 4cos( 3; 4 ) 4 p p p p p p      2.Muốn tính góc giữa hạt X1 và X3 : Từ ( 1 ) =>p1 p3 p4 (p1 p3)2 (p4)2             2 2 1 2 1 3cos( 1; 3 ) 3 p p p p p p     2 4 p  5. Các hằng số và đơn vị thường sử dụng + Số Avôgađrô: NA = 6,022.1023

mol-1. + Đơn vị năng lượng: 1eV = 1,6.10-19

J; 1MeV = 1,6.10-13 J + Đơn vị khối lượng nguyên tử (đơn vị Cacbon): 1u = 1,66055.10-27kg = 931,5 MeV/c2

+ Điện tích nguyên tố: e = 1,6.10-19 C; + Khối lượng prôtôn: mp = 1,0073u + Khối lượng nơtrôn: mn = 1,0087u; + Khối lượng electrôn: me = 9,1.10-31

Dạng 1: Xác định hạt nhân X chưa biết và số hạt (tia phóng xạ) trong phản ứng hạt nhân.

a.Phương pháp:

i) Xác định tên hạt nhân chưa biết ( A

ZX còn thiếu) :