Physic Labs

Vật lý nghiên cứu chuyên sâu

Phóng xạ và các dạng phân rã

Quan sát một tập hợp hạt nhân không bền phân rã và kiểm chứng luật hàm mũ N(t)=N0e−λtN(t)=N_0e^{-\lambda t} với chu kỳ bán rã T1/2=ln⁡2/λT_{1/2}=\ln2/\lambda, đồng thời thấy các phân rã ngẫu nhiên riêng lẻ tạo nên đường trung bình trơn.

THPT

⚠ Bức xạ ion hóa vô hình và tích lũy; nguồn thật chỉ được xử lý với che chắn, khoảng cách, giới hạn thời gian và huy hiệu đo liều trong phòng thí nghiệm được cấp phép.

Dụng cụ

  • Mô hình 3D quần thể hạt nhân mẹ kèm các sự kiện phân rã
  • Thanh trượt “Tham số” và “Tham số vật lý” (tham số tốc độ phân rã)
  • Thanh trượt “Độ nhiễu” cho dao động thống kê
  • Điều khiển “Chạy thời gian”

Các bước tiến hành

  1. Đo chu kỳ bán rã

    Chạy diễn biến thời gian với tham số mặc định và để số hạt nhân mẹ giảm dần. Ghi thời điểm N đi qua N0/2N_0/2 rồi N0/4N_0/4: tỉ lệ bằng nhau mất thời gian bằng nhau — tính chất định nghĩa của N(t)=N0e−λtN(t)=N_0e^{-\lambda t}.

  2. Tách λ và độ phóng xạ

    Từ T1/2T_{1/2} đo được, tính λ=ln⁡2/T1/2\lambda=\ln2/T_{1/2} và độ phóng xạ A=λNA=\lambda N tại hai thời điểm. Kiểm tra A giảm cùng hệ số với N — độ phóng xạ tỉ lệ với số hạt còn sống sót.

  3. Khảo sát tính ngẫu nhiên

    Tăng thanh trượt độ nhiễu và chạy lại: từng phân rã riêng lẻ dao động rõ quanh đường trung bình. Sau đó đổi tham số tốc độ phân rã và dự đoán chu kỳ bán rã mới trước khi đo — λ lớn hơn nghĩa là phân rã nhanh hơn, T1/2=ln⁡2/λT_{1/2}=\ln2/\lambda.

Mô phỏng

Lịch sử thí nghiệm

Henri Becquerel phát hiện phóng xạ năm 1896 khi muối urani làm mờ phim ảnh trong ngăn kéo tối — không cần huỳnh quang. Marie và Pierre Curie tách poloni và radi tới năm 1898, chứng tỏ một số nguyên tố tự biến đổi; Marie đặt thuật ngữ “phóng xạ”. Ernest Rutherford và Frederick Soddy giải thích hiện tượng khoảng 1902–03 như sự biến hóa nguyên tố theo luật phân rã thống kê, và Rutherford phân tách bức xạ α, β rồi γ. Luật hàm mũ với chu kỳ bán rã không đổi trở thành đồng hồ của vật lý hạt nhân — định tuổi đá, chuẩn liều y học và cấp điện cho tàu thăm dò ngoài không gian.

Nhà vật lý liên quan

Chủ đề liên quan trong thư viện