SKKN Phương pháp giải bài tập Vật lý phần Lượng tử ánh sáng

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHƯƠNG PHÁP GIẢI
BÀI TẬP VẬT LÝ
PHẦN “ LƯỢNG TỬ
ÁNH SÁNG”

Mục lục :
Trang
A. phần I: đặt vấn đề .
1. Lời nói đầu 2
2. Thực trạng nghiên cứu 2
B. Phần II: Giải quyết vấn đề
1. Kiến thức cơ bản 3
2. Bài tập ví dụ 4
3. Bài tập áp dụng 12
C. Phần III: Kết luận
1. Kết quả nghiên cứu 12
2. Kiến nghị - đề xuất 13
D. danh mục tài liệu tham khảo 14
đánh giá của hội đồng khoa học cơ sở 15

A .phần I : đặt vấn đề
1. lời mở đầu :
Trong quá trình trực tiếp giảng dạy ở trường phổ thông qua 6 năm thực dạy tôi
thấy rằng để giúp học sinh ôn luyện các bài tập vật lý sơ cấp, chuẩn bị tốt cho
các kỳ thi cuối cấp và nhất là kỳ thi tuyển sinh vào các trường đại học, cao đẳng
và th cn, trong quá trình giảng dạy tôi thấy rằng phần lượng tử ánh sáng là phần
rất khó học nhưng rất quan trọng trong quá trình ôn tập và thi cử, tôi đã hệ thống
và truyền đạt cho học sinh theo các chủ đề, mỗi chủ đề đều được trình bày lần
lượt : Kiến thức cơ bản : Bài tập ví dụ (Nêu các ví dụ điển hình và bài tập mẫu
): Bài tập áp dụng (Nêu đầy đủ các bài tập cơ bản và nâng cao ). trong quá trình
giảng dạy các bài tập được phân dạng theo chủ đề toán cơ bản, đặc biệt là các
dạng bài tập của phần này tôi luôn cập nhật theo chương trình cải cách giáo dục
và các vấn đề thường gặp trong các đề thi tốt nghiệp và các đề thi đại học cao
đẳng của bộ giáo dục và đào tạo .
Tất cả các bài tập áp dụng đều có hướng dẫn giải ngắn gọn, chủ yếu làm rõ các
bước giải cơ bản các phép tính toán và lời giải chi tiết để học sinh có thể tự làm,
có như vậy học sinh với tích cực tham gia vào quá trình giải toán được nhờ đó
mà các em hiểu rõ và nhớ lâu hơn ,với cách làm như vậy trong quá trình giảng
dạy tôi thấy hiệu quả .
Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình biên soạn bản sáng kiến kinh

nghiệm này, nhưng thiếu sót là điều không thể tránh khỏi ,rất mong sự dóng
góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp và các em học sinh để bản sáng kiến ngày
càng hoàn thiện hơn .
2. Thực trạng nghiên cứu :
Khi giảng dạy tôi thấy rằng học sinh rất bế tắc trong khi học phần lượng tử ánh
sáng và vật lý hạt nhân ,các em không hình dung các dang bài tập thường gặp và
phương pháp giải các bài tập đó chính vì lẽ đó mà các em hiểu không rõ bản
chất của vấn đề nên khi gặp các bài tập phần này các em rất luống cuống trong

cách giải quyết bài toán .chính vì vậy tôi đã đổi mới phương pháp truyền thụ
kiến thức cho học sinh để giúp các em học tốt hơn. Từ thực trạng trên nên tôi
quyết định chọn đề tài này .

b. Phần II : giải quyết vấn đề
1. Kiến thức cơ bản :
a. Khi chiếu một chùm sáng thích hợp (Có bước sóng ngắn ) vào một tấm kim
loại thì nó làm cho các êlectrôn ở tấm kim loại đó bị bật ra. Đó là hiện tượng
quang điện. Các êlectrôn bị bật ra gọi là các êlectrôn quang điện ( Quang
êlectrôn ).
b. theo thuyết lượng tử, các nguyên tử hay phân tử vật chất không hấp thụ hay
bức xạ ánh sáng một cách liên tục mà thành từng phần riêng rẽ và đứt quãng.
Mỗi phần đó mang năng lượng hoàn toàn xác định hf
=
e
, trong đó h là hằng
số PLăng h = 6,625 .10
-34
(js), f là tần số của ánh sáng >Mỗi phần ánh sáng đó
gọi là lượng tử ánh sáng, hay phôtôn >Như vậy ánh sáng được coi như một
chùm hạt các phôtôn .

c. Các định luật quang điện
Định luật quang điện thứ nhất: Đối với mỗi kim loại hiện tượng quang
điện chỉ sảy ra khi bước sóng
l
của ánh sáng kích thích chiếu vào nhỏ hơn giới
hạn quang điện
l
0
của kim loại đó .
l
<=
l
0
với
l
0
=
A
hc
( A là công thoát của êlectrôn , c là vận tốc ánh sáng )
Định luật quang điện thứ hai : Cường độ dòng quang điện bão hoà tỷ lệ
thuận với cường độ chùm sáng kích thích .
Định luật quang điện thứ ba: Động năng cực đại của các êlectrôn không
phụ thuộc vào cường độ của chùm sáng kích thích, mà chỉ phụ thuộc vào bước
sóng của ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại dùng làm ca tốt
d. Công thức Anhxtanh về hiện tượng quang điện
2
2
oMax
mv

A
hc
hf +==
l


Muốn cho dòng quang điện triệt tiêu hoàn toàn thì hiệu điện thế giữa anốt và
ca tốt phải đạt đến một giá trị –U
h
nào đó : U
h
được gọi là hiệu điện thế hãm
eU
h
=
2
2
max0
mv
( e = 1,6 .10
-19
(C) , m
e
= 9,1.10
-31
(kg)
Hiệu suất của hiện tượng quang điện (Hiệu suất lượng tử )
H=số êlectrôn bật ra từ kim loại (ca tốt )/ số phôtôn tới kim loại
Cường độ dòng quang điện bão hoà : I
bh

= n.e
(Với n là êléc trôn bị bật ra khỏi catốt mỗi dây .
e. Bước sóng nhỏ nhất của tia RơnGhen (Tia X) phát ra từ một ống RơnGhen :
min
ll
³
x
với
Ò
=
W
hc
¦
min
l

W
đ
=
2
2
0
mv
=e U
h
, U
h
là hiệu điện thế hãm giữa hai cực của ống Rơn Ghen
g. Mẫu nguyên tử Bo :
Hai tiên đề Bo

*. Nguyên tử chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng lượng hoàn toàn xác
định E
1
,E
2
, gọi là các trạng thái dừng.Trong các trạng thái rừng nguyên tử
không bức xạ. Bình thường nguyên tử ở trạng thái cơ bản năng lượng thấp nhất .
*. Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái rừng có năng lượng E
m
sang trạng thái
rừng E
n
(Với E
m
> E
n
thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng đúng
bằng hiệu E
m
– E
n
=
mn
hf=
e
: Với f
mn
là tần số của sóng ánh sáng ứng với
phôtôn đó .
Ngược lại nếu nguyên tử đang ở mức năng lượng E

n
thấp mà hấp thụ một
phôtôn có năng lượng hf
mn
= E
m
– E
n
thì chuyển về mứ năng lượng E
m
cao hơn .






* Quang phổ vạch của nguyên tử Hđrô: Gồm nhiều dãy vạch tách rời nhau
hf
mn

hf
mn

E
m

E
n

Trong vùng tử ngoại có dãy laiman, kế tiếp là dãy Banme trong vùng ánh sáng
nhìn thấy, dãy thứ ba trong vùng hồng ngoại là dãy Pasen .


b. bài tập ví dụ
1.Ví dụ 1 : chiếu một bức xạ có bước sóng
l
= 0,18
m
m
vào bản âm cực của
một tế bào quang điện. Kim loại dùng làm âm cực có giới hạn quang điện
l
0
=0,3
m
m
.
a. Tìm công thoát của điện tử khỏi tấm kim loại .
b. tìm vận tốc ban đầu cực đại của quang điện tử .
c. để cho tất cả các quang điện tử đều bị giữ lại ở đối âm cực thì hiệu điện thế
hãm phải bằng bao nhiêu? cho h= 6,625.10
-34
(js) ; m
e
= 9,1.10
-31
(kg) ;
e=1,6.10
-19

(C) c=3.10
8
(m/s) .


Giải
a. Công thoát của êlectrôn khỏi kim loại :
A=
0
l
hc
=
6
834
10.30,0
10.3.10.625,6
-
-
= 6,625 .10
-19
(J) =4,14( eV) .
b. áp dụng công thức anh xtanh :
2
·
0
2
m
mv
A
hc

hf +==
l
=
0
l
hc
+
2
2
max0
mv

Þ
v
0ma x
=
0
11
(
2
ll
-
m
hc
)

v
0 ma x
= )
10.3,0

1
10.18,0
1
(
10.1,9
10.3.10.625,6.2
6631
834

-
-

®
U
h
=
619
834
10.18,0
1
(
10.6,1
10.3.10.625,6

-
- )
10.30,0
1
6-
®

U
h
=2,76 (V).
Để tất cả các electrôn quang điện đều bị giữ lại ở âm cực thì hiệu điện thế
hãm ít nhất phải bằng 2,76 (V) .

2.Ví dụ 2 : Chiếu một bức xạ điện từ có bước sóng
l
=0,546
m
m
lên mặt dùng
làm catốt của một tế bào quang điện, thu được dòng bão hoà có cường độ i
0
=2
(mA). Công suất của bức xạ điện từ là P =1,515 (W) .
1/ tìm tỷ số giữa các êlectrôn quang điện thoát ra khỏi bề mặt kim loại và số
phô tôn rọi đến .
2/ Giả sử các êlectrôn quang điện được tách ra bằng màn chắn để lấy một
chùm hẹp hướng vào một từ trường đều có cảm ứng từ B=10
-4
(T) sao cho
B
r
vuông góc với phương ban đầu của eléc trôn. Biết quỹ của êlectrôn có bán
kính cực đại là r = 23,32 mm .
a. Xác định vận tốc ban đầu. cực đại của êlectrôn quang điện theo các số liệu
trên .
b. tính giới hạn quang điện của kim loại làm catốt .
Giải :

1/ Năng lượng của mỗi phô tôn trong chùm là: Do đó hiệu suất lượng tử là

l
e
hc
= =
19
834
10.546,0
10.3.10.625,6
-
-
=3,64 .10
-19
(J)
Số phô tôn tới mặt kim loại trong một giây là :
N =
e
P
=
19
10.64,3
515,1
-
= 4,5 .10
8
hạt /s.
Kí hiệu n là số êlectrôn quang điện thoát ra khỏi mặt kim loại trong 1 giây, ta
có :
n =

e
i
0
=
19
3
10.6,1
10.2
-
-
= 1,25 .10
16
hạt /s.
Do đó hiệu suất lượng tử là .
H = n/N =
18
6
10.2,4
10.25,1
=0,3 .10
-2
.
2/ Electrôn chuyển động trong từ trường chịu tác dụng của lực Lo ren xơ F
=evB (do vận tốc v
r
vuông góc với cảm ứng từ
B
r
), khi đó quỹ đạo của
electrôn

là đường tròn bán kính R và lực gây ra gia tốc hướng tâm là lực hướng tâm. áp
dụng định luật hai Niutơn ta có :


r
mv
2
=evB . Suy ra v
m
eBr
= .
Biết bán kính cực đại r của êlectrôn, ta tìm được vận tốc ban đầu cực đại của
êlectrôn:
V
0 ma x
=
m
eBr
=
31
3419
10.1,9
10.32,2310.10.6,1
-

=4,1.10
5
(m/s) .
b/ áp dụng công thức Anh xtanh :

2
·
0
2
m
mv
A
hc
hf +==
l
.
Ta được :
A =
e
-
2
2
0
amx
mv

®
A = 3,64.10
-19
-
2
)10.1,4(10.1,9
531-
= 2,88 .10
-19

=1,8( eV) .
Giới hạn quang điện của kim loại làm ca tốt :
l
0
=
A
hc
=
19
834
10.88,2
10.3.10.625,6
-
-
»
0,690
m
m
.
3. Ví dụ 3 : Công thoát elec trôn khỏi đồng là 4,57 ( eV) .
a. Tính giới hạn quang điện của đồng ?
b. Khi chiếu bức xạ có bước sóng
l
=0,14
m
m
vào một quả cầu bằng đồng đặt
xa các vật khác thì quả cầu được tích điện đến hiệu điện thế là bao nhiêu ? Vận
tốc ban đầu cực đại của quang elec trôn là bao nhiêu ?
c. Chiếu một bức xạ điện từ vào một quả cầu bằng đồng đặt xa các vật khác thì

quả cầu đạt được điện thế cực đại là 3 V. Hãy tính bước sóng của bức xạ và vận
tốc ban đầu cực đại của quang elec trôn ?
cho h = 6,625.10
-34
(Js) ; c = 3.10
8
(m/s) ; m
e
9,1.10
-31
(kg) ;
e = 1,6.10
-19
( C) .
Giải :
Giới hạn quang điện của đồng là :
0
l
=
A
hc
= nm278
10.6,1.47,4
10.3.10.625,6
19
834
»
-
-
.

b. áp dụng công thức Anh xtanh :

2
·
0
2
m
mv
A
hc
hf +==
l

®
2
2
0
amx
mv
= )(10.044,7
19
CA
hc
-
»-
l
®
v
0
= )(

2
A
hc
m
-
l

sm/10.244,1
6
» .
Ban đầu quả cầu chưa tích điện. Khi chiếu bức xạ có bước sóng
l
vào quả cầu
thì êlectrôn ở mặt quả cầu bị bứt ra, và quả cầu tích điện dương, quả cầu có một
điện thế .Số êlectrôn bị bứt ra khỏi quả cầu ngày càng nhiều, điện thế của quả
cầu tăng dần và khi điện thế quả cầu đạt giá trị V
ma x
thì các êlectrôn vừa bị bứt
ra thêm lại bị hút về quả cầu, và điện thế của quả cầu không tăng nữa vậy chính
hiệu điện thế V
ma x
của quả cầu là hiệu điện thế hãm trong tế bào quang điện. Do
đó ta có :
eV
ma x
= eU
h
=
2
2

max
mv

®
V
ma x
= 40,4
10.6,1
.10.044,7
2
.
1
19
19
max
2
»=
-
-
o
mv
e

c. Theo trên ta có :
eV
ma x
=
2
max
2

0
mv
,ở đây V
ma x
=3V từ đó :
v
0
=
)./(10.03,1
10.1,9
3.10.6,1.22
6
31
19
sm
m
eU
»=
-
-

áp dụng công thức Anh xtanh :
2
·
0
2
m
mv
A
hc

hf +==
l
= A +
2
max
2
0
mv
=A + eV
ma x

®
6
19
834
max
10.214,0
10).3.6,147,4(
10.3.10.625,6
-
-
-
»®
+
=
+
=
ll
eVA
hc

(m).
4.Ví dụ 4:
Bước sóng ứng với bốn vạch trong dãy Ban me của quang phổ Hiđrô là :
Vạch đỏ (
a
H ) 0,656
m
m
; vạch lam (
b
H ) 0,486
m
m
; vạch chàm
( )(
g
H

0,434
m
m
; vạch tím (
d
H ) 0,410
m
m
.
Tìm bước sóng ứng với ba vạch trong dãy Pasen nằm trong vùng hồng ngoại .
Giải :

Theo sơ đồ các mức năng lượng của nguyên tử Hiđ rôn ta có sơ đồ 4 vạch
trong dãy Banme và 3 vạch trong dãy Pasen như sau .

Đối với 4 vạch trong dãy Ban me theo tiên đề Bo ta có:


)3(
14
EE
hf
-=
g
g
l

)2(
13
EE
hf
-=
b
b
l
)4(
15
EE
hf
-=
d
d

l



Đối với 3 vạch của dãy Pa sen ta có :
)5(
23
1
EE
hc
-=
l
)6(
24
2
EE
hc
-=
l



Từ (1) ,(2) và (5) suy ra

11
231213
111
)()(
llllll
bbab

=-®=-= =-
hc
EEEEEE
hchc

m
m
ll
l
l
l
ba
ba
282,1
486,0656,0
486,0.656,0
1
»

=®
Tương tự từ (1), (3) và (6) ta tìm được
m
m
ll
l
l
l
lll
ga
ga

ga
282,1
434,0656,0
434,0.656,0
.
111
2
2
»
-
=
-
=®-=
Tương tự từ (1) ,(4) và (7) ta có:
da
da
da
ll
ll
l
lll
-
=®-=
.
111
3
3
= m
m
282,1

410,0656,0
410,0.656,0
»
-

5. ví dụ 5 : Các mức năng lượng của nguyên tử hi đrô được tính theo công
thức
E
n
=
2
0
.
n
E
-
Với E
0
=13,6 eV ; n =1,2,3
)1(
12
EE
hf
-=
a
a
l
)7(
25
3

EE
hc
-=
l

a. Khi nguyên tử Hiđ rô ở trạng thái cơ bản ( E
1
ứng với n =1 ) hấp thụ ánh sáng
có bước sóng thích hợp, thì bán kính quỹ đạo tăng lên 9 lần. Hãy tính các bước
sóng khả dĩ của bức xạ mà nguyên tử Hiđrô phát ra khi đó. Cho biết bán kính
quỹ đạo dừng được tính theo công thức :
R
n
=r
0
.n
2
,với r
0
=0,53 A
0
;
N =1 (Quỹ đạo thứ K), 2 (quỹ đạo thứ L)
b. Người ta cung cấp cho nguyên tử Hiđrô ở trạng thái cơ bản lần lượt các
năng lượng là 6 eV , 12,75 eV; 18 eV để tạo điều kiện cho nó chuyển sang các
trạng thái khác Trong trường hợp nào nguyên tử nguyên tử sẽ chuyển sang trạng
thái mới và đó là trạng thái nào ?
Giải :
Theo công thức
2

0
.nrr
n
= thì bán kính quỹ đạo dừng tăng lên 9 lần có nghĩa là
39
2
=®= nn : Nghĩa là nguyên tử đã chuyển từ mức năng lượng E
1
lên mức
năng lượng E
3
.Sau đó nguyên tử sẽ chuyển về mức năng lượng thấp hơn ( E
2

,E
1
) và phát ra bức xạ có bước sóng
l
. Các chuyển mức khả dĩ của nguyên tố
đó là :
E
3
®
E
1
: E
2

®
E

1
; E
3

®
E
2
.
Do đó các bước sóng khả dĩ mà nguyên tử có thể phát ra là
312123
;;
lll
.Ta có :
0
22
023
32
36
5
)
3
1
2
1
( EEEE
hc
=-=-=
l
®
)(10.657,0

10.6,1.6,13.5
10.3.10.625,6.36
5
36
6
19
834
0
32
m
E
hc
-
-
-
==
l

=0,657
m
m


Tương tự ta có
4
3
)
2
1
1

1
(
0
22
012
21
E
EEE
hc
=-=-=
l
®
.103,0
8
9
9
8
)
3
1
1
1
(;121,0
3
4
0
31
0
)22
013

310
21
m
E
hc
E
EEE
hc
m
E
hc
ml
l
ml
»=®=-=-=»=

b. Theo công thức :
E
1
=
2
0
.
n
E
- ,với E
0
=13,6 (eV) .
Ta có các mức năng lượng :

E
1
=-13,6 (eV) , với độ lớn của E
1
=13,6 (eV ) là năng lượng cần thiết để làm
bật elec trrôn ra khỏi nguyên tử Hiđ rô ;
E
2
=-3,4 (eV) ; E
3
=-1,51 (eV ) ; E
4
= -0,85 (eV) Ta xét các trường hợp
sau :
Khi nguyên tử ở trạng thái cơ bản nó được cung cấp thêm năng lượng 6 eV thì
nó sẽ có năng lượng tổng cộng là E =E
1
+ 6 =-7,6 eV .
Theo trên ta thấy trị số này không ứng với bất kỳ mức năng lượng nào vừa neu
ở trên, do đó nguyên tử không hấp thụ năng lượng 6 eV đó mà nó vẫn ở trạng
thái cơ bản .
Khi nguyên tử được cung cấp năng lượng 12,75 eV và chuyển lên mức E
4

E
4
= E
1
+12,75 =-0,85 eV do đó nguyên tử sẽ hấp thụ năng lượng 12,75 và
chuyển lên mức năng lượng E

4
.
Khi nguyên tử được cung cấp năng lượng 18 eV ,nó sẽ có năng lượng tổng
cộng E =E
1
+18 eV =4,4 eV >0, do đó nguyên tử sẽ hấp thụ năng lượng 18 eV và
bị iôn hoá khi đó electrôn sẽ bật ra khỏi nguyên tử và có đông năng là 4,4 eV.
c. bài tập áp dụng : Sau khi đưa ra phương pháp giải và các bài tập ví dụ tôi
cho học sinh làm các bài tập áp dụng nhưng trong khoảng thời lượng của bản
sáng kiến kinh nghiệm nên tôi không ghi đề ở đây .
C: Phần III : Kết luận :
1. Kết quả nghiên cứu :
Kết quả thống kê năm học 2006-2007 ; lớp 12A
9
, lớp 12A
10
theo phương pháp
mới có 100% các em hiểu bài .Lớp 12A
6
theo phương pháp cũ chỉ có 40% là
các em nắm được bài sâu sắc .
Lớp Sĩ số Giỏi Khá trung bình Yếu-kém
12A
9
45 HS 15 HS 20 HS 10 HS 0 HS
12A
10
50 HS 10 HS 30 HS 10 HS 0 HS
12A
6

50 HS 5 HS 15 HS 5 HS 30 HS

Kết quả thố kê năm học 2007-2008 ; Lớp 12A
2
là lớp có nhiều học sinh khá tôi
đã dạy theo phương pháp cũ chỉ có 60% là các em nắm trắc kiến thức , còn hai
lớp 12A
5
, 12A
1
có nhiều học sinh yếu hơn tôi đã truyền đạt theo phương pháp
mới kết quả có 80% các em hiểu và nắm sâu kiến thức
Lớp Sĩ số Giỏi Khá trung bình Yếu-kém
12A
2
50 HS 10 HS 20HS 15 HS 5 HS
12A
5
45 HS 12 HS 19 HS 5 HS 9 HS
12A
1
50 HS 3 HS 25 HS 14 HS 8 HS
2.kiến nghị - đề xuất :
Bản sáng kiến kinh nghiệm này của riêng cá nhân tôi, tuy đã có kiểm nghiệm
qua thực tế giảng dạy và thu được kết quả khả quan, nhưng trắc chắn chưa thể
hoàn thiện được, rất mong sự đóng góp ý kiến chân thành của quý vị và các bạn
đồng nghiệp để bản sáng kiến của tôi ngày càng hoàn thiện hơn và một điều
quan trọng là giúp được các em học sinh nhiều hơn trong quá trình học tập và ôn
thi .
Xin trân trọng cảm ơn !

Tác giả : hoàng thị thuỷ














2. vật lý hạt nhân

11. kiến thức cơ bản .

1. Cấu tạo của hạt nhân nguyên tử
a. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các hạt prô tôn (p) và nơ trôn (n) ,gọi
chung là các nuclôn .
Prôtôn là hạt có điện tích dương +e và có khối lượng m
p
=1,672 .10
-27
kg .
Nơ trôn là hạt không mang điện , có khối lượng m
n
= 1,674.10

-27
kg .
b. Số prôtôn trong hạt nhân bằng z ( nguyên tử số) . Số nơ trôn là A-Z ,với A
là số khối ( hay khối lượng số) .

c.Ký hiệu hạt nhân : X
A
Z
,với X là kí hiệu hoá học của nguyên tử >thí dụ
H
1
1
để cho gọn có khi chỉ ghi H1 , C12,

d. Đồng vị : Là những nguyên tử mà hạt nhân của nó có cùng số prôtôn Z
,nhưng có số khối A khác nhau :

e. Đơn vị khối lượng nguyên tử , kí hiệu là u :
1u = 1,66055.10
-27
kg .
Thí dụ m
p
= 1,007276 u ; m
n
=1,008665 u.
Khối lượng của hạt nhân còn được đo bằng đơn vị
2
c
MeV

.
1 .10.7827,1
30
2
kg
c
MeV
-
=
F . Độ hụt khối của hạt nhân ;
X
A
Z
,kí hiệu :m
D


:m
D
=Zm
p
+(A- Z) m
n
–m
hn
,
Với m
hn
là khối lượng của hạt nhân ,khối lượng của hạt nhân bao giờ cũng nhỏ
hơn tổng khối lượng của các hạt nu clôn tạo thành hạt nhân dố .

Đại lượng
2
.cmE D=D ,( c là tốc độ ánh sáng trong chân không ) được gọi là
năng lượng liên kết của hạt nhân , dó là năng lượng cần cung cấp cho hạt nhân
(đứng yên ) để tách nó thành các nuclôn riêng biệt (cũng đứng yên )

m
D
= 1u thì JMeVMeVE
13
10.6,11.(931
-
==D ).
Đại lượng
A
E
D
được gọi là năng lượng liên kết riêng ,hạt nhân có năng lượng
liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững .

2. Sự phóng xạ

a> Phóng xạ : (phân rã phóng xạ ) là hiện tượng hạt nhân tự động phóng ra các
bức xạ , gọi là tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác . quá trình phóng xạ
cảu một hạt nhân hoàn toàn da các nguyên nhân bên trong của hạt nhân đó gây
ra hoàn toàn không phụ thuộc vào các tác động bên ngoài (Như nhiệt độ ,áp suất
) Ngoài đồng vị phóng xạ có sẵn trong tự nhiên (như urani ) , người ta còn
tạo ra được nhiều đồng vị phóng xạ (Như phốt pho ) .

b. có ba loại tia phóng xạ :

Tia
a
(Chính là hạt nhân của hêli
e
H
4
2
);
-Tia
b
gồm
b
-
(là các elếc trôn ,kí hiệu là e
0
1-
hay e
-
), và
b
+
,gọi là eléc trôn
dương ,hay pôzitrô ,kí hiệu là e
0
1+
hay e
+
.

-Tia
g
là sóng điện từ có bước sóng ngắn (phô tôn của nó có năng lượng lớn ).
-Mỗi chất phóng xạ có thể phóng ra một trong 3 tia đó là
+-
bba
,, có thể có tia
g
kèm theo .

c. Định luật phóng xạ :

Mỗi chất phóng xạ được đặc trưng bởi chu kỳ bán rã T ,cứ sau mỗi chu kỳ thì
1/2 số nguyên tố trên chuyển thành nguyên tố khác .

Công thức :N =
T
t
T
t
t
N
N
eN
-
-
== .2
2
0
0

0
l

Hay
Tt
t
m
emm
/
0
0
2
==
-
l
.
Trong đó N
0
m
o
là số hạt nhân và khối lượng ban đầu (Lúc t =o s) : N,m là số hạt
nhân và khối lượng tại thời điểm t ;
l
được gọi là hằng số phóng xạ :
T
T
693,02ln
==
l
.

d. Độ phóng xạ H:Của một lượng chất phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính
phóng xạ mạnh hay yếu ,đo bằng phân rã trong một giây :
,
00
tt
t
eHeNNH
ll
ll

===
Với H
0
là độ phóng xạ ban đầu .
Đơn vị của độ phóng xạ là béccơ ren (B
q
) =1 phân rã trên 1 giây .
Đơn vị khác của độ phóng xạ là cu ri (C
i
) ;
1 C
i
=3,7.10
10
B
q
.

3. Phản ứng hạt nhân

a. Phản ứn g hạt nhân
Là sự tương tác giữa hai hạt nhân dẫn đến sự biến đổi thành hạt nhân khác
Phương trình phản ứng là : A+B
®
C+D .
Sự phóng xạ là trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân .
A(Hạt nhân mẹ )
®
B(Hạt nhân con ) +C(tia phóng xạ
b
a
, .)
b. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

Định luật bảo toàn số nu clôn (A) ;
A
A
+A
B
= A
C
+A
D

Định luật bảo toàn điện tích
Z
A
+Z
B
=Z

C
+Z
D

Định luật bảo toàn động lượng :



DDCCBBAA
vmvmvmvm
r
r
r
r
+=+

Định luật bảo toàn năng lượng
).
2
()
2
()
2
()
2
(
2
2
2
2

2
2
2
2
DD
D
CC
C
BB
B
AA
A
vm
cm
vm
cm
vm
cm
vm
cm +++=+++

c. Năng lượng của phản ứng hạt nhân :

2
0
).(. cMME -=D trong đó M
0
=m
A
+m

B
; M =m
C
+ m
D
.
Nếu M
0
> M thì
E
D
> 0 ,phản ứng toả năng lượng .
Nếu M
0
< M thì
E
D
< 0 ,thì phản ứng thu năng lượng .

d. Các quy tắc dịch chuyển trong sự phóng xạ :
+ Phóng xạ
a
: YHX
A
Ze
A
Z
4
2
4

2
-
-
+®
(Hạt nhân con ở vị trí lùi 2 ô trong bảng hệ thống tuần hoàn so với hạt nhân mẹ
).
+ Phóng xạ YeX
A
Z
A
Z 1
0
1
:
+-
-
+®
b

(Hạt nhân con ở vị trí tiến 1 ô so với hạt nhân mẹ ) .
+ Phóng xạ eYX
A
Z
A
Z
0
11
:
+-
+

+®
b
(Hatỵ nhân con lùi 1 ô trong bảng hệ thống tuần
hoàn so với hạt nhân mẹ ).
+ Phóng xạ tia
g
,hạt nhân ở trạng thái kích thích chuyển về mức năng lượng
dưới phát ra tia
g
,không có sự biến đổi hạt nhân .

e. Hai loại phản ứng hạt nhân toả năng lượng :
+ Sự phân hạch : Hạt nhân rất nặng như ( u rani ,plutôni , )hấp thụ 1 nơ trôn và
(phân hạch ) vờ thành hai hạt nhân có số khối trung bình ;
+ Phản ứng nhiệt hạch : Hạt nhân rất nhẹ như (hiđ rô , hê li )kết hợp với
nhâu để được hạt nhân có số khối lớn hơn (Sảy ra ở nhiệt độ cao ) .


4. Máy ra tốc xiclôtrôn : Gồm có hai hộp hình chữ D đặt trong chân không ; có
một từ trường B vuông góc với các hộp và giữa hai hộp có một hiệu điện thế
xoay chiều .

Hạt có khối lượng m ,điện tích q đi trong máy có vận tốc v
r
sẽ chịu 1 lực lo ren
xơ tác dụng vì vậy nó chuyển động tròn trong hộp với bán kính
Bq
mv
R = . Mỗi lần
đi qua khe của hộp hình chữ D hạt được tăng tốc . Chu kỳ T ( Thời gian đi được

1 vòng của hạt là ):
T=
qB
m
p
2
.
Tần số của hiệu điện thế xoay chiều đặt vào máy ;
f=
m
qB
T
p
2
1
= .
11 ; bài tập ví dụ :
1. ví dụ 1 :Pô lôni
0
210
84
P là nguyên tố phóng xạ
a
,nó phóng ra một hạt
a
và
biến đổi thành hạt nhân X ,chu kỳ bán rã của Pôlôni là T =138 ngày .
a. Viết phương trình phản ứng . Xác định cấu tạo ,tên gọi của hạt nhân X .
b. Một mẫu Pôlôni nguyên chất có khối lượng ban đầu 0,01 g . Tính độ phóng
xạ của mẫu chất trên sau 3 chu kỳ bán rã . Cho biết số Avôga đrô N

A
=
6,023.10
+23
nguyên tử / mol .
c. Tính tỷ số khối lượng của Pôlôni và khối lượng của chất X trên sau 4 chu kỳ
bán rã .
Giải ;
Kí hiệu hạt nhân con X là X
A
Z
,phương trình phản ứng có dạng ;
.
4
20
210
84
XHP
A
Ze
+®
áp dụng định luậtbảo toàn số khối :
210 = 2+ A,và áp dụng định luật bảo toàn điện tích: 84=2+ Z .Ta tìmđược
A=206,và Z= 82 ,vậy hạt nhân X là hạt nhân đồng vị của chì Pb
206
82
,có cấu tạo
gồm 82 prôtôn và N=206-82=124 nơ trôn .
b. Số hạt nhân Pôlôni ban đầu là :

,.
0
0
A
m
NN
A
=
m
0
=0,01 g ; A =206 (g) . Sau thời gian là 3 T số hạt pôlôni còn lại là
A
mNNNN
N
A
T
t
t
88
2
2
00
3
00
==== ,với T= 138 ngày =138.24.3600(s) ;
H=2,084.10
11
(Bq).
c. Số hạt pôlôni còn lại sau 4 T là ;
N

,
= .
16
2
2
0
4
00
NNN
T
t
==
Số hạt nhân pôlôni bị phân rã phóng xạ trong thời gian đó là :
.
16
15
0
,
0
N
NNN =-=D
Số hạt N
D
này chính bằng số hạt nhân X được tạo thành tong thời gian trên ,vậy
khối lượng chất X được tạo ra là :
m
X
= =
D
A

N
NA
,
.
.16
.15
0
A
N
N
Với A
,
=206
Khối lượng pôlôni còn lại sau thời gian là t=4T :
)689,
206.15
210
15
.16
.
,
,
0
,
,
goo
A
A
m
m

N
NA
N
AN
m
XAA
»=®==

2. ví dụ 2 : Hạt nhân của chất phóng xạ
C
14
6
là chất phóng xạ, nó phóng ra tia
-
b
có chu kỳ bán rã là T =5600 năm .
a. Viết phương trình của phản ứng phân rã .
b. Sau bao lâu lượng chất phóng xạ của một mẫu chỉ còn bằng 1/8 lượng chất
phóng xạ ban đầu của nó .
c.trong cây cối có chất phóng xạ
C
14
6
.Độ phóng xạ của một mẫu gỗ tươi và một
mẫu gỗ cổ đại đã chết cùng khối lượng lần lượt là 0,25 Bq ,và 0,215 Bq .Xác
định xem mẫu gỗ cổ đại chết đã bao lâu ? Cho biết ln (1,186) =0,1706.
Giải :
a. Phương trình phản ứng phân rã là ;
.
0

1
14
6
14
6
XeCXC
A
Z
+®Û+®
-
-
b


áp dụng định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích ta có ;
14= 0+A
®
A=14, và Z-1 =6
®
Z=7.
Vậy hạt nhân con là Nitơ N
14
7
,ta có phương trình phản ứng là ;
NeC
14
7
0
1
14

6
+®
-
.
b. ta có ;
168005600.333
8
1
2
1
8
1
2
1
2
2
0
00
==®=®=®=®==®== tTt
T
t
m
m
mm
m
T
tkk
T
t
t

năm
Vâỵ sau 16800 năm lượng chất óphng xạ ban đầu chỉ còn bằng 1/8 lượng chất
ban đầu .
c. Sau 1 thời gian bằng một chu kỳ bán rã thì số hạt nhân
C
14
6
giảm đi một nửa .
Vởy nên cứ sau 1 chu kỳ bán rã thì độ phóng xạ của mẫu gỗ cổ đại chỉ còn bằng
nửa độ phóng xạ của mẫu gỗ tươi ,kí hiệu t là thời gian mà mẫu gỗ cổ dại chết ta
có ;
H =H
0
.e
- t
l
với H
0
=0,25 Bq ; H = 0,215 Bq .
Từ đó suy ra
1380
693,0
.1706,01706,0
1706,0186,1ln
215,0
25,0
lnln
0
=®==®==== t
T

t
H
H
t
l
l

Ví dụ 3 :Nhờ một máy đếm xung người ta biết được thông tin sau đây về một
chất phóng xạ .Ban đầu trong thời gian 1 phút có 360 nguyên tử của một chất
phân rã phóng xạ ,nhưng 2 h sau kể từ thời điểm ban đầu có 90 nguyên tử bị
phân rã trong một phút .Hãy xác định chu kỳ bán rã của chất phóng xạ đó .
Giải :
Theo định luật phóng xạ :
t
t
eNN
l
-
=
0

Số hạt nhân dN bị phân rã trong thời gian vô cùng nhỏ dt là dN = dtN.
l
-
,coi
khoảng thời gian t
D
=1 phút = 1/60 giờ là nhỏ so với chu kỳ T ,ta có thể viết gần
đúng là :=
tNNtNN

tt
D-=D=D-=D
ll
,360.
00
=90(2) với
D
N
0
và
D
N
t
là số hạt nhân bị phân
rã trong thời gian 1 phút ban đầu và số hạt nhân bị phân rã trong thời gian 1 phút
sau 2 h .

Từ (2) suy ra :
2
0
2
1
4
1
360
90
===
N
N
t

(3).
Mặt khác từ định luật phóng xạ ta có .
h
t
T
T
t
N
NN
N
T
t
t
T
t
t
1
2
2
2
1
2
0
0
==®=®=®= ,vậy chu kỳ bán rã của chất phóng xạ
trên là 1 h .
Ví dụ 4 :phả ứng phân rã của ủa ni có dạng ;

-
++®

ba
yxPbU
206
82
238
92
.
1. Tìm x,và y ?
2. Chu kỳ bán rã của U
238
92
là 4,5.10
9
năm .Lúc đầu có 1 g U
238
92
nguyên chất .
a. Tính độ phóng xạ ban đầu và độ phóng xạ sau 9.10
9
năm U
238
92
ra béc cơ ren
b. Tính số nguyên tử U
238
92
bị phân rã sau 1 năm .
Cho N
A
= 6,023.10

23
nguyên tử /mol , khi
t
<<T ,coi e
- t
l
=1-
t
l
,1năm có 365
ngày .
Giải :
1. áp dụng định luật bảo toàn điện tích và bảo toàn số khối là
238=206 +4x
®
x=8
92= 82 +2x-y
®
y = 6.
2. Độ phóng xạ ban đầu là :
H
0
=-
,0
.N
l
với
.10.22,110.5,2
238
10.02,6.1

);/1(
86400.365.10.5,4
693,06933,0
4
0
21
23
0
0
9
BqH
A
Nm
Ns
T
A
=®=====
l
Sau thời gian t= 9.10
9
năm =2T độ phóng xạ còn lại là :
H
t
= .10.05,3
4
2
2
3
0
2

00
Bq
HHH
T
t
===
b.Số hạt nhân bị phân rã sau t
2
=1 năm là ;
2200
222
11),1( teteeNNNN
ttt
t
ll
lll
»-®-»-=-=D

.
Do đó :
.10.89,3
10.5,4
1.693,010.5,2
11
9
21
20
BqtNN »==D
l
(Hạt)

III bài tập áp dụng :
Không ghi đề ở đây .
Phần C : Kết luận :
1. Kết quả nghiên cứu :
Trong rất nhiều khoá giảng dậy đặc biệt tôi đã thí điểm trong hai năm qua khi tôi
trực tiếp giảng dậy khối 12 .
Năm 2006-2007 tôi trực tiếp giảng dạy 2 lớp 12 A
9
và 12A
10
với sỹ số lớp 45
,47 HS theo phương pháp đổi mới ,còn lớp 12 A
6
tôi dạy theo phương pháp cũ
.Kết quả 2 lớp tôi dạy theo phương pháp cũ có tới 90 em là nắm trắc kiến thức
và rất sâu .Năm học 2007-2008 tôi dạy lớp 12 A
2
là lớp có nhiều em học khá
theo phương pháp cũ qua kiểm tra đánh giá chỉ có khoảng 60 % là các em hiểu
sâu sắc vấn đề .Còn 2 lớp 12 A
5
,12A
1
các em học yếu hơn nhưng theo phương
pháp truyền đạt mới ,kết quả 80 % các em hiểu sâu hơn giúp các em tiếp cận
được với đề thi của Bộ GD-ĐT và thực hiện tốt nhất các kỳ thi trước mắt .
Bản sáng kiến kinh nghiệm này của riêng cá nhân tôi ,tuy đã có kiểm nghiệm
qua thực tế giảng dạy và thu được kết quả khả quan ,nhưng trắc chắn chưa thể
hoàn thiện được ,rất mong sự đóng góp ý kiến chân thành của quý vị và các bạn

đồng nghiệp để bản sáng kíân của ttôi ngày càng hoàn thiện hơn và một điều
quan trọng là giúp được các em học sinh nhiều hơn trong quá trình học tập và ôn
thi .
Xin chân trọng cảm ơn !
Tác giả : hoàng thị thuỷ