Tóm tắt kiến thức Hạt nhân nguyên tử

Chuyên đề 1: Hạt nhân nguyên tử
1. Đại cương về hạt nhân nguyên tử - Hoàn thành phương trình phản ứng hạt nhân.
* Kiến thức liên quan:
Hạt nhân, có A nuclon; Z prôtôn; N = (A – Z) nơtrôn.
Đồng vị: là những nguyên tử mà hạt nhân của chúng có cùng số prôtôn Z (cùng vị trí trong bảng hệ thống tuần hoàn), nhưng có số nơtron N khác nhau.
Đơn vị khối lượng nguyên tử: 1u = 1,66055.10-27 kg = 931,5 MeV/c2.
Số Avôgađrô: NA = 6,022.1023mol-1.
Số hạt nhân trong m gam chất đơn nguyên tử: N = .
Khối lượng động: m = .
Một hạt có khối lượng nghỉ m0, khi chuyển động với vận tốc v sẽ có động năng là Wđ = W – W0 = mc2 – m0c2 = c2 – m0c2. Trong đó W = mc2 gọi là năng lượng toàn phần và W0 = m0c2 gọi là năng lượng nghỉ.
Trong phản ứng hạt nhân: X1 + X2 ® X3 + X4.
Thì số nuclôn và số điện tích được bảo toàn: A1 + A2 = A3 + A4 và Z1 + Z2 = Z3 + Z4.
Hạt a là hạt nhân hêli: He; hạt b- là electron: e; hạt b+ là hạt pôzitron: e.
2. Sự phóng xạ.
* Các công thức:
Số hạt nhân, khối lượng của chất phóng xạ còn lại sau thời gian t: N = N0= N0e-lt ; m(t) = m0= m0e-lt.
Số hạt nhân mới được tạo thành sau thời gian t: N’ = N0 – N = N0 (1 – ) = N0(1 – e-lt).
Khối lượng chất mới được tạo thành sau thời gian t: m’ = m0(1 – ) = m0(1 – e-lt).
Độ phóng xạ: H = lN = lNo e-lt = Ho e-lt = Ho . Với: là hằng số phóng xạ; T là chu kì bán rã.
3. Năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng của hạt nhân – Năng lương tỏa ra hay thu vào của phản ứng hạt nhân.
* Các công thức:
Liên hệ giữa năng lượng và khối lượng: E = mc2.
Độ hụt khối của hạt nhân : Dm = Zmp + (A – Z)mn – mhn.
Năng lượng liên kết: Wlk = Dmc2. Năng lượng liên kết riêng: e = .
Năng lượng tỏa ra hoặc thu vào trong phản ứng hạt nhân:
Nếu m0 = m1 + m2 > m = m3 + m4 thì phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.
Nếu m0 = m1 + m2 < m = m3 + m4 thì phản ứng hạt nhân thu năng lượng.
DW = (m1 + m2 - m3 - m4)c2 = W3 + W4 - W1 - W2 = A3e3 + A4e4 - A1e1 - A2e2. Trong đó Wi; ei là năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng của hạt nhân thứ i; DW > 0: tỏa năng lượng; DW < 0: thu năng lượng.
Các số liệu và đơn vị thường sử dụng trong vật lí hạt nhân:
4. Động năng, vận tốc, phương chuyển động của các hạt trong phản ứng hạt nhân.
* Các công thức:
Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân: X1 + X2 ® X3 + X4.
	Bảo toàn số nuclôn: A1 + A2 = A3 + A4.
	Bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4.
	Bảo toàn động lượng: m1+ m2 = m3 + m4.
	Bảo toàn năng lượng: (m1 + m2)c2 + m1v+ m2v = (m3 + m4)c2 + m3v+ m4v.
Liên hệ giữa động lượng = m và động năng Wđ = mv2: p2 = 2mWđ.
Dạng 1: Tính năng lượng phản ứng A + B C + D
* W = ( m0 – m)c2 	* W = - 	* W = 	
Dạng 2: Độ phóng xạ
* H = (Bq)	* = 	(Bq)	* H = 
* Thời gian tính bằng giây 	* Đơn vị : 1 Ci = 3,7.Bq
Dạng 3: Định luật phóng xạ
* Độ phóng xạ(số nguyên tử, khối lượng) giảm n lần 
* Độ phóng xạ(số nguyên tử, khối lượng) giảm (mất đi) n% %
* Tính tuổi : H = , với bằng độ phóng xạ của thực vật sống tương tự, cùng khối lượng.
* Số nguyên tử (khối lượng) đã phân rã : , có thể dựa vào phương trình phản ứng để xác định số hạt nhân đã phân rã bằng số hạt nhân tạo thành.
* Vận dụng định luật phóng xạ cho nhiều giai đoạn:
	- e-}	
Dạng 4 : Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần và bảo toàn động lượng
* Động lượng : 	
* Năng lượng toàn phần : W = 	* Liên hệ : 	* Kết hợp dùng giản đồ vector
Dạng 5 : Năng lượng liên kết, năng lượng liên kết riêng
* ( là năng lượng toả ra khi kết hợp các nucleon thành hạt nhân, cũng là năng lượng để tách hạt nhân thành các nucleon riêng rẻ)	
* ( hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững)
1. Liên hệ giữa động lượng và động năng: 
2. Động năng các hạt B, C: 
3. % năng lượng toả ra chuyển thành động năng của các hạt B, C
 	%KC = =100% 	%KB = 100% - %KC
4. Vận tốc chuyển động của hạt B, C: KC =mv2 v = 
5. Định luật bảo toàn năng lượng: hay 
mAc2+WđA+mBc2+WđB=mCc2+WđC+mDc2+WđD
mA+mB-mC-mDc2+WđA+WđB=WđC+WđD
E0+WđA+WđB=WđC+WđD
6. Tính góc áp dụng quy tắc hình bình hành
	Ví dụ: biết 
hay 
	 hay
	 Tương tự khi biết hoặc 
	 Trường hợp đặc biệt: Þ 
	 Tương tự khi hoặc 
	v = 0 (p = 0) Þ p1 = p2 Þ 
Chuyên đề 2 : Hiện tượng quang điện
Dạng 1: Vận dụng phương trình Eistein để tính các đại lượng liên quan
* hf = 	* Điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện : 
* Nếu có hợp kim gồm nhiều kim loại , thì giới hạn quang điện của hợp kim là giá trị quang điện lớn nhất của các kim loại tạo nên hợp kim 
* Dạng 2 : Tính hiệu điện thế hãm và điện thế cực đại trên vật dẫn kim loại cô lập về điện
e ---	 --- Nếu có 2 bức xạ cùng gây ra hiện tượng quang điện thì điện thế cực đại của vật dẫn cô lập về điện là do bức xạ có bước sóng nhỏ gây ra.
Dạng 3: Hiệu suất lượng tử(là tỉ số giữa các electron thoát ra khỏi Katod và số photon chiếu lên nó)
* H = 	 , P là công suất nguồn bức xạ , I cường độ dòng quang điện bảo hoà
Dạng 4 : Chuyển động electron trong điện trường đều và từ trường đều
* Trong điện trường đều : gia tốc của electron 
* Trong từ trường đều : lực Lorentz đóng vai trò lực hướng tâm, gia tốc hướng tâm a = , bán kính quỹ đạo R = , trong đó v là vận tốc của electron quang điện , .
* Đường đi dài nhất của electron quang điện trong điện trường : 0 - = -eEd
Bài tập Hạt Nhân Phóng xạ ở 2 thời điểm t1 và t2 :
1.Dạng: Tìm chu kì bán rã khi biết số hạt nhân còn lại ở các thời điểm t1 và t2.
 Dùng công thức: N1= N0 ; N2=N0 
 Lập tỉ số: = =>T = 
2.Dạng: Tìm chu kì bán rã khi biết số hạt nhân bị phân rã trong hai thời gian khác nhau.
 là số hạt nhân bị phân rã trong thời gian t1
 Sau đó t (s): là số hạt nhân bị phân rã trong thời gian t2=t1
 -Ban đầu : H0 =
 -Sau đó t(s): H= mà H=H0=> T=
3.Dạng: Dùng máy đo xung phóng xạ phát ra:
a.Phương pháp: Một mẫu vật chất chứa phóng xạ. tại thời điểm t1 máy đo được H1 xung phóng xạ và sau đó 1 khoảng Δt tại t2 đo được H2 xung phóng xạ. Tìm chu kì bán rã của đồng vị phóng xạ đó là ?
 Chọn thời điểm ban đầu tại t1. Khi đó : t0 ≡ t1 có H0 ≡ H1 và t ≡ t2 có H ≡ H2 .Suy ra được :
 Hoặc