Thư Viện Công Thức Vật Lý

Khái niệm: Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn (hai hạt nhân trung bình), kèm theo một vài neutron phát ra. Phản ứng phân hạch là phản ứng tỏa năng lượng, đồng thời cũng gây ô nhiễm môi trường (phóng xạ).

VD: ${}_0{}^{1}n + {}_{92}{}^{235}U \to {}_{92}{}^{236}U \to {}_{53}{}^{139}I + {}_{39}{}^{94}Y + 3\left({}_0{}^{1}n\right) +\gamma$

- Mỗi hạt nhân ${}_{92}{}^{235}U$ khi phân rã tỏa năng lượng khoảng $200 \left(MeV\right).$

- Một vài nhiên liệu cơ bản của công nghiệp năng lượng hạt nhân: ${}_{92}{}^{235}U, {}_{92}{}^{238}U, {}_{94}{}^{239}Pu$.

- Các sản phẩm của phân hạch là những hạt nhân chứa nhiều neutron và phóng xạ ${\beta }^{-}.$

- Là loại phản ứng thường dùng trong các nhà máy hạt nhân.

( Nhà máy Cattenom)

Sau mỗi quá trình tạo ra thêm 2 hạt neutron : gọi k là bội số phân hạch (hệ số ${}_0{}^{1}n$ sau phản ứng).

+ Khi k <1 đây là phản ứng phân hạch không duy trì.

+ Khi k=1 đây là phản ứng dây chuyền có diều khiển. Số neutron dư đã được hút ra bên ngoài bằng những thanh chì , Cadimi.Khi đó công suất năng lượng sinh ra ổn định.

+ Khi k > 1 đây là phản ứng dây chuyền không kiểm soát sinh ra một lượng rất lớn và nguy hiểm. Nguyên nhân chính gây ra vụ nổ hạt nhân.

Khối lượng tới hạn : là khối lượng cần thiết của nguyên liệu phóng xạ để phản ứng có thể xảy ra

Khái niệm: Phóng xạ là quá trình phân rã tự phát của một hạt nhân không bền vững, đồng thời phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác. Trong đó, hạt nhân tự phân rã gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau phân rã gọi là hạt nhân con.

Đặc điểm:

- Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân.

- Có tính tự phát và không điều khiển được.

- Là một quá trình ngẫu nhiên.

Phóng xạ $\alpha$:

Hạt nhân mẹ $X$ phân rã thành hạt nhân con $Y$, đồng thời phát ra tia phóng xạ $\alpha$ theo phản ứng sau:

${}_Z{}^{A}X\underset{}{\to }{}_{Z-2}{}^{A-4}Y+{}_2{}^{4}He$

Tia $\alpha$ là dòng các hạt nhân ${}_2{}^{4}He$ chuyển động với tốc độ vào cỡ $20000km/s.$Quãng đường đi được của tia $\alpha$ trong không khí chừng vài centimeter và và trong vật rắn chừng vài micrometer.

Phóng xạ ${\beta }^{-}$:

Phóng xạ ${\beta }^{-}$là quá trình phát ra tia ${\beta }^{-}$. Tia ${\beta }^{-}$ là dòng các electron $\left({}_{-1}{}^{0}e\right)$. 

Thực chất trong phân rã ${\beta }^{-}$còn sinh ra một hạt sơ cấp (gọi là phản hạt neutrino).

Phóng xạ ${\beta }^{+}$:

Phóng xạ ${\beta }^{+}$là quá trình phát ra tia ${\beta }^{+}$. Tia ${\beta }^{+}$ là dòng các positron $\left({}_1{}^{0}e\right)$. Positron có điện tích $+e$ và khối lượng bằng khối lượng electron. Nó là phản hạt của electron.

Thực chất trong phân rã ${\beta }^{+}$còn sinh ra một hạt sơ cấp (gọi là hạt neutrino).

- Hai quá trình phóng xạ ${\beta }^{+}$ và ${\beta }^{-}$ phát ra các hạt ${}_{-1}{}^{0}e$ và ${}_1{}^{0}e$ chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng, tạo thành các tia ${\beta }^{+}$ và ${\beta }^{-}$. Các tia này có thể truyền đi được vài meter trong không khí và vài milimeter trong kim loại.

Phóng xạ $\gamma$:

Hạt nhân chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái có mức năng lượng thấp hơn và phát ra bức xạ điện từ $\gamma$, còn gọi là tia $\gamma$. Các tia $\gamma$ có thể đi qua được vài meter trong bê tông và vài centimeter trong chì.

Tia $\gamma$ có khả năng đâm xuyên lớn hơn nhiều so với tia $\alpha , \beta .$

So sánh đặc điểm giữa tia $\alpha , \beta , \gamma$:

- Trong điện trường:

+ Tia $\alpha$ bị lệch về phía bản tụ dương.

+ Tia $\beta$ lệch nhiều hơn tia $\alpha$, trong đó tia ${\beta }^{-}$ lệch về phía bản tụ dương và tia ${\beta }^{+}$ lệch về phía bản tụ âm.

+ Tia $\gamma$ không bị lệch trong điện trường đều.

- Khả năng ion hóa:

+ Tia $\alpha$ > Tia $\beta$ > Tia $\gamma$

- Khả năng đâm xuyên:

+ Tia $\alpha$ < Tia $\beta$ < Tia $\gamma$

Kính thiên văn là dụng cụ quang để quan sát các thiên thể. Nó gồm hai bộ phận chính:

- Vật kính: Thấu kính hội tụ có tiêu cự lớn (có thể đến hàng chục met).

- Thị kính: Kính lúp có tiêu cự nhỏ (vài centimetre).

Chú thích:

$G_{\infty }$: số bội giác trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực

$f_1, f_2$: lần lượt là tiêu cự của vật kính và thấu kính $\left(m\right)$

Hai bộ phận chính của kính hiển vi là:

- Vật kính: Thấu kính hội tụ có tiêu cự $f_1$ rất nhỏ (cỡ milimetre)

- Thị kính: kính lúp có tiêu cự $f_2.$

Chú thích:

$G_{\infty }$: số bội giác của kính hiển vi khi ngắm chừng ở vô cực

$\left|k_1\right|$: số phóng đại ảnh bởi vật kính

$G_2$: số bội giác của thị kính ngắm chừng ở vô cực

$O{C}_C$: khoảng cực cận

$\delta$: độ dài quang học của kính $\left(m\right)$

$f_1, f_2$: tiêu cự của vật kính và thị kính $\left(m\right)$

Chú thích: 

$G_{\infty }$: số bội giác của kính lúp

$O{C}_C$: khoảng cực cận $\left(m\right)$

$f$: tiêu cự của kính $\left(m\right)$

Phát biểu: Các dụng cụ quang đều có tác dụng tạo ảnh với góc trông lớn hơn góc trông vật nhiều lần. Đại lượng đặc trưng cho tác dụng này là số bội giác.

Chú thích:

$\alpha$: góc trông ảnh qua kính

${\alpha }_0$: góc trông vật có giá trị lớn nhất được xác định trong từng trường hợp

Lưu ý:

Người ta thường lấy khoảng cực cận là $O{C}_C=25cm.$ Khi sản xuất kính lúp, người ta ghi giá trị của $G_{\infty }$ ứng với khoảng cực cận này trên kính.

- Ví dụ: Các kính có kí hiệu $3x$, $5x, 8x$,... sẽ có tiêu cự tương ứng là $\frac{25}{3}cm, \frac{25}{5}cm, \frac{25}{8}cm,...$ Chúng có khả năng làm cho góc trông ảnh qua kính lớn hơn ba lần, năm lần, tám lần,... góc trông trực tiếp vật.