Tóm tắt lý thuyết và bài tập Vật lý hạt nhân

CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ HẠT NHÂN

PHẦN 1: TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Bài 1: Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử – Độ hụt khối

I. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử

1. Cấu hạt nhân nguyên tử

Hạt nhân được cấu tạo bởi hai loại hạt sơ cấp gọi là nuclon gồm:

– Proton: kí hiệu:

mp = 1,67262.10^-27 kg, điện tích: +e.

– Notron: kí hiệu: n = ¹₀n

mn = 1,67493.10^-27kg, không mang điện tích.

a. Kí hiệu hạt nhân: ^A_ZX

A = số nuctron: số khối

Z = số proton = điện tích hạt nhân: nguyên tử số

N = A – Z: số ntron

b. Bán kính hạt nhân nguyên tử:

R = 1,2.10^-15 A^1/3 (m)

2. Đồng vị:

Những nguyên tử đồng vị là những nguyên tử có cùng số prôtôn (Z), nhưng khác số nơtrôn (N) hay số nuclôn (A).

Ví dụ: Hidrô có ba đồng vị:

+ đồng vị bền: trong thiên nhiên có khoảng 300 đồng vị loại này.

+ đồng vị phóng xạ (không bền): có khoảng vài nghìn đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo.

3. Đơn vị khối lượng nguyên tử:

– u: có giá trị bằng 1/12 khối lượng đồng vị cacbon ¹²₆C

– 1u = 1,66058.10^-27kg = 931,5 MeV/c²; 1 MeV = 1,6.10^-13J.

II. Độ hụt khối – Năng lượng liên kết của hạt nhân

1. Lực hạt nhân

– Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các nuclôn, bán kính tương tác khoảng 10^-15m.

– Lực hạt nhân không cùng bản chất với lực hấp dẫn hay lực tĩnh điện; nó là lực mới truyền tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân gọi là tương tác mạnh.

2. Độ hụt khối Δm của hạt nhân ^A_ZX.

Khối lượng hạt nhân m_hn luôn nhỏ hơn tổng khối lượng các nuclôn tạo thành hạt nhân đó một lượng Δm.

Δm = [Z.m_p + (A – Z).m_N – m_hn].

3. Năng lượng liên kết W_lk của hạt nhân ^A_ZX.

– Năng liên kêt Là năng lượng tỏa ra khi tạo thành một hạt nhân (hay năng lượng thu vào để phá vỡ một hạt nhân thành các nuclôn riêng biệt).

Khi đơn vị của: [W_lk] = J; [m_p] = [m_n] = [m_hn] = kg.

Thì: W_lk = [Z.m_p + N.m_n – m_hn].c² = Δm.c²

4. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân ^A_ZX.

– Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trên một nuclôn W_lk/A.

– Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.

Download tài liệu để xem chi tiết.