Ôn tập Vật lý 12 - Chương 7: Hạt nhân nguyên tử

Chương VII: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
Tóm tắt lý thuyết:
1. Hạt nhân nguyên tử:
Cấu tạo: 
+ Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các prôtôn (mang điện tích nguyên tố dương), và các nơtron (trung hoà điện), gọi chung là nuclôn, liên kết với nhau bởi lực hạt nhân rất mạnh nhưng có bán kính tác dụng rất ngắn.
+ Hạt nhân của các nguyên tố có nguyên tử số Z thì chứa Z prôton và N nơtron; A = Z + N đc gọi là số khối.
- Đồng vị: Các nguyên tử mà hạt nhân có cùng số prôton Z nhưng khác số nơtron N gọi là các đồng vị.
- Đơn vị khối lượng nguyên tử u có trị số bằng 1/12 khối lượng của đồng vị ; u xấp xỉ bằng khối lượng của một nuclôn, nên hạt nhân có số khối A thì có khối lượng xấp xỉ bằng A(u).
- Hệ thức Anhstanh giữa khối lượng và năng lượng: E = mc2.
- Khối lượng của một hạt nhân được tạo thành từ nhiều nuclôn thì bé hơn tổng khối lượng của các nuclôn, hiệu số Δm = (Z.mp + (A – Z).mn) – m gọi là độ hụt khối. Sự tạo thành hạt nhân toả năng lượng tương ứng ΔE = Δmc2, gọi là năng lượng liên kết của hạt nhân (vì muốn tách hạt nhân thành các nuclôn thì cần tốn một năng lượng bằng ΔE). Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng ΔE/A càng lớn thì càng bền vững.
- Đơn vị khối lượng: u; MeV/c2; kg với mối quan hệ 1 u = 1,66.10-27 kg = 931 MeV/c2.1uc2=931 MeV
2. Hiện tượng phóng xạ:
- Phóng xạ là quá trình phân huỷ sự phát của một hạt nhân không bền vững.
- Trong quá trình phóng xạ kèm theo sự phát ra các tia phóng xạ. Tia phóng xạ gồm nhiều loại: α, β-, β+, γ. Hạt α là hạt nhân của . Hạt β- là các electron, kí hiệu là e-. Hạt β+ là pôziton kí hiệu là e+. Tia γ là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn (ngắn hơn tia X).
- Định luật phóng xạ:
 Biểu thức: , λ là hằng số phóng xạ, tỉ lệ nghịch với chu kỳ bán rã T: .
3. Phản ứng hạt nhân:
- Phản ứng hạt nhân là tương tác giữa các hạt nhân dẫn đến sự biến đổi hạt nhân.
- Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân: Số nuclôn, điện tích, năng lượng toàn phần và động lượng.
- Trong phản ứng hạt nhân, tổng khối lượng M0 của các hạt nhân ban đầu có thể khác tổng khối lượng M của các hạt sinh ra. Nếu M0 > M thì phản ứng toả năng lượng. Nếu M0 < M thì phản ứng hạt nhân thu năng lượng. Năng lượng toả ra hoặc thu vào có độ lớn ΔE = 
- Có hai loại phản ứng hạt nhân toả ra năng lượng (năng lượng đó gọi là năng lượng hạt nhân):
 + Một hạt nhân rất nặng khi hấp thụ một nơtron sẽ vỡ thành hai hạt trung bình, cùng với 2-3 nơtron (sự phân hạch). Nếu sự phân hạch có tính chất dây chuyền, thì nó toả ra năng lượng rát lớn. Nó được khống chế trong lò phản ứng hạt nhân.
 + Hai hạt nhân rất nhẹ, có thể kết hợp với nhau thành một hạt nhân nặng hơn. Phản ứng này chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao, nên gọi là phản ứng nhiệt hạch. Con người mới chỉ thực hiện được phản ứng này dưới dạng không kiểm soát được (bom H).