φfizikzauglom

ชั้นประถมศึกษาปีที่ 11 · ฟิสิกส์นิวเคลียร์

นิวเคลียสของอะตอมและกัมมันตภาพรังสี

องค์ประกอบนิวเคลียร์ ความบกพร่องของมวล พลังงานยึดเหนี่ยว และกฎการสลายตัว

32 นาที28 บัตรทฤษฎี
เปิดบทเรียนเชิงโต้ตอบ

สื่อการสอน

แนวคิดพื้นฐาน

4

นิวเคลียสของอะตอม

ส่วนกลางของอะตอมที่มีประจุบวก ประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน

จำนวนโปรตอน Z เป็นตัวกำหนดองค์ประกอบทางเคมี และเลขมวล A เท่ากับผลรวมของโปรตอนและนิวตรอน

ข้อบกพร่องมวล

ความแตกต่างระหว่างผลรวมของมวลของนิวเคลียสอิสระและมวลของนิวเคลียสที่ถูกผูกไว้

นิวเคลียสที่ถูกผูกไว้นั้นเบากว่าผลรวมของนิวคลีออนแต่ละตัว ความแตกต่างของพลังงานที่สอดคล้องกันคือ Δmc²

พลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียร์

พลังงานที่จำเป็นในการแยกนิวเคลียสออกเป็นนิวคลีออนอิสระอย่างสมบูรณ์

ยิ่งพลังงานยึดเหนี่ยวจำเพาะสูงเท่าไร นิวเคลียสก็จะยิ่งต้านทานการแตกตัวออกเป็นนิวคลีออนแต่ละตัวได้โดยเฉลี่ยมากขึ้นเท่านั้น

การสลายกัมมันตภาพรังสี

การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเองของนิวเคลียสที่ไม่เสถียรโดยการปล่อยอนุภาคหรือการแผ่รังสี

โมเมนต์การสลายตัวของนิวเคลียสแต่ละตัวนั้นเป็นแบบสุ่ม แต่สำหรับนิวเคลียสจำนวนมาก อัตราของกระบวนการจะถูกอธิบายอย่างแม่นยำโดยครึ่งชีวิต

สื่อการสอน

ปริมาณทางกายภาพ

13

เลขมวล

AA

จำนวนโปรตอนและนิวตรอนทั้งหมดในนิวเคลียส

หน่วย: ปริมาณไร้มิติ

จำนวนโปรตอน

ZZ

จำนวนโปรตอนและจำนวนประจุของนิวเคลียส

หน่วย: ปริมาณไร้มิติ

จำนวนนิวตรอน

NN

จำนวนนิวตรอนในนิวเคลียส

หน่วย: ปริมาณไร้มิติ

พลังงานการสื่อสาร

EsvE_{\text{sv}}

พลังงานที่จำเป็นในการแบ่งนิวเคลียสออกเป็นนิวคลีออน

หน่วย: จูล · Dzh\mathrm{Dzh}

ข้อบกพร่องมวล

Δm\Delta m

ความแตกต่างระหว่างผลรวมของมวลนิวคลีออนและมวลของนิวเคลียส

หน่วย: กิโลกรัม · kg\mathrm{kg}

มวลโปรตอน

mpm_p

มวลโปรตอนอิสระ

หน่วย: หน่วยมวลอะตอม · a.e.m.\mathrm{a.e.m.}

มวลนิวตรอน

mnm_n

มวลของนิวตรอนอิสระ

หน่วย: หน่วยมวลอะตอม · a.e.m.\mathrm{a.e.m.}

มวลอิเล็กตรอน

mem_e

มวลของอิเล็กตรอนอิสระ

หน่วย: หน่วยมวลอะตอม · a.e.m.\mathrm{a.e.m.}

มวลแกนกลาง

myadm_{\text{yad}}

มวลของนิวเคลียสของอะตอม

หน่วย: หน่วยมวลอะตอม · a.e.m.\mathrm{a.e.m.}

มวลอะตอม

matm_{\text{at}}

มวลของอะตอมที่เป็นกลาง

หน่วย: หน่วยมวลอะตอม · a.e.m.\mathrm{a.e.m.}

จำนวนนิวเคลียสที่ยังไม่สลาย

NN

จำนวนนิวเคลียสกัมมันตภาพรังสีในขณะนี้

หน่วย: ปริมาณไร้มิติ

จำนวนคอร์เริ่มต้น

N0N_0

จำนวนนิวเคลียสกัมมันตภาพรังสี ณ เวลาเริ่มต้น

หน่วย: ปริมาณไร้มิติ

ครึ่งชีวิต

TT

ช่วงเวลาที่โดยเฉลี่ยแล้วครึ่งหนึ่งของนิวเคลียสดั้งเดิมสลายตัว

หน่วย: ประการที่สอง · s\mathrm{s}

สื่อการสอน

สูตรบทเรียน

11

อนุภาคอัลฟ่า

24He{}^{4}_{2}\mathrm{He}

อนุภาคอัลฟาคือนิวเคลียสฮีเลียมที่มีโปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองตัว

อนุภาคเบต้า

10e{}^{0}_{-1}\mathrm{e}

อนุภาคเบตาลบคืออิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์

ควอนตัมแกมมา

00γ{}^{0}_{0}\mathrm{\gamma}

ควอนตัมแกมมาเป็นโฟตอนพลังงานสูงที่ไม่มีประจุไฟฟ้า

องค์ประกอบเลขมวล

A=Z+NA=Z+N

เลขมวลเท่ากับผลรวมของโปรตอนและนิวตรอน

จำนวนนิวตรอน

N=MZN=M-Z

จำนวนนิวตรอนเท่ากับเลขมวลลบด้วยจำนวนโปรตอน

การจับพลังงานผ่านข้อบกพร่องมวล

Esv=Δmc2E_{\text{sv}}=\Delta mc^2

พลังงานยึดเหนี่ยวจะเท่ากับมวลที่มีข้อบกพร่องคูณด้วยกำลังสองของความเร็วแสง

พลังงานยึดเหนี่ยวในหน่วยเมกะอิเล็กตรอนโวลต์

Esv=Δm931MeVE_{\text{sv}}=\Delta m\cdot931\,\mathrm{MeV}

หากระบุข้อบกพร่องมวลในหน่วยอะตอม พลังงานยึดเหนี่ยวจะเท่ากับข้อบกพร่องมวลคูณด้วย 931 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์

ข้อบกพร่องมวลแกนกลาง

Δm=Zmp+Nmnmyad\Delta m=Zm_p+Nm_n-m_{\text{yad}}

ข้อบกพร่องมวลจะเท่ากับผลรวมของมวลของนิวคลีออนอิสระลบด้วยมวลของนิวเคลียส

มวลของโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน

mp=1,00728a.e.m.,mn=1,00866a.e.m.,me=0,00055a.e.m.m_p=1{,}00728\,\mathrm{a.e.m.},\quad m_n=1{,}00866\,\mathrm{a.e.m.},\quad m_e=0{,}00055\,\mathrm{a.e.m.}

มวลอนุภาคแบบตารางจะแสดงเป็นหน่วยมวลอะตอม

มวลนิวเคลียร์ผ่านมวลอะตอม

myad=matZmem_{\text{yad}}=m_{\text{at}}-Zm_e

มวลของนิวเคลียสเท่ากับมวลของอะตอมที่เป็นกลางลบด้วยมวลรวมของอิเล็กตรอน

กฎการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี

N=N02t/TN=N_0\cdot2^{-t/T}

จำนวนนิวเคลียสที่ไม่สลายตัวจะลดลงครึ่งหนึ่งในแต่ละครึ่งชีวิต

ไดเรกทอรี

สูตรที่เกี่ยวข้อง

การปฏิบัติ

งานในหัวข้อ