Phóng xạ là gì? Lý thuyết, Công thức, Bài tập minh họa và Trắc nghiệm
1. Phóng xạ là gì?
Phóng xạ là sự truyền năng lượng từ một vật thể dưới dạng sóng điện từ hoặc các hạt hạ nguyên tử . Theo từ điển khoa học và kỹ thuật của McGraw-Hill, phóng xạ được định nghĩa là sự phát ra và lan truyền của các sóng truyền năng lượng qua không gian hoặc qua một môi trường nào đó, chẳng hạn như sự phát ra và lan truyền của sóng điện từ, sóng âm hoặc sóng đàn hồi .
Có 3 loại phóng xạ chính :
- Phóng xạ alpha (α): là các hạt nặng có phạm vi rất ngắn, thực chất là hạt nhân heli bị đẩy ra ngoài.
- Phóng xạ beta (β): gồm 2 loại là Beta âm (β−) bao gồm các electron mang năng lượng cao, và Beta dương (β+) là sự phát ra các positron.
- Tia gamma (γ): bao gồm các photon với bước sóng nhỏ hơn $3 \times 10^{-11}$ mét.
Ngoài ra còn có tia X, một dạng của bức xạ điện từ, là những sóng điện từ mạnh với bước sóng từ 0,01 đến 10 nanomet .
2. Các đồng vị phóng xạ và chất phóng xạ
Các nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về số nơtron được gọi là các đồng vị. Các đồng vị không bền vững sẽ phân rã phóng xạ để chuyển thành các đồng vị bền vững hơn .
Chu kỳ bán rã là khoảng thời gian để một nửa số hạt nhân phóng xạ trong một mẫu bị phân rã . Ví dụ, đồng vị phóng xạ cobalt-60 dùng trong xạ trị có chu kỳ bán rã là 5,26 năm. Như vậy sau 5,26 năm, một mẫu ban đầu chứa 8g cobalt-60 sẽ chỉ còn 4g . Chu kỳ bán rã của các đồng vị phóng xạ khác nhau rất nhiều, từ vài phần triệu giây cho đến hàng tỷ năm .
Một số chất phóng xạ phổ biến :
- Americium-241: chu kỳ bán rã 432,2 năm
- Carbon-14: chu kỳ bán rã 5730 năm
- Cesium-137: chu kỳ bán rã 30 năm
- Iodine-131: chu kỳ bán rã 8,04 ngày
- Uranium-235: chu kỳ bán rã 703,8 triệu năm
3. Tác động của phóng xạ lên cơ thể người
Bức xạ ion hóa có đủ năng lượng để tác động lên các nguyên tử trong tế bào sống và gây tổn hại mô và DNA . Mức độ tác động phụ thuộc vào liều lượng phóng xạ hấp thụ. Tiếp xúc với liều lượng lớn có thể gây ra các triệu chứng cấp tính như buồn nôn, nôn mửa, mệt mỏi, giảm sức đề kháng, thậm chí tử vong .
Các cơ quan khác nhau của cơ thể bị ảnh hưởng khác nhau bởi phóng xạ :
- Mắt: liều cao có thể gây đục thủy tinh thể.
- Tuyến giáp: iod phóng xạ tích tụ có thể gây ung thư tuyến giáp.
- Phổi: hít phải chất đồng vị phóng xạ có thể làm hỏng DNA.
- Dạ dày: đồng vị phóng xạ có thể ở lại dạ dày và phát ra bức xạ trong thời gian dài.
- Cơ quan sinh sản: liều cao có thể gây vô sinh hoặc đột biến gen.
- Da: phóng xạ có thể gây bỏng hoặc ung thư da.
- Tủy xương: phóng xạ có thể gây bệnh bạch cầu và các bệnh về máu khác.
Tiếp xúc với liều phóng xạ thấp không gây ra tác động sức khỏe tức thì, nhưng làm tăng nhẹ nguy cơ ung thư trong suốt cuộc đời . Các nghiên cứu cho thấy nguy cơ ung thư tăng lên khi liều phóng xạ tăng lên .
4. Ứng dụng của phóng xạ trong y học
Phóng xạ đóng vai trò quan trọng trong chẩn đoán và điều trị y tế . Một số ứng dụng phổ biến:
- Chụp X-quang, CT, PET: sử dụng tia X hoặc tia gamma để tạo ra hình ảnh cơ thể . Liều bức xạ từ X-quang thường thấp (< 0,01-0,7 mSv), trong khi CT liên quan đến liều cao hơn nhiều (lên đến 16,4 mSv) .
- Xạ trị ung thư: sử dụng liều phóng xạ cao để tiêu diệt tế bào ung thư . Cobalt-60 là một đồng vị thường dùng trong xạ trị với chu kỳ bán rã 5,26 năm .
- Y học hạt nhân: đưa các hợp chất phóng xạ hoặc dược chất phóng xạ vào cơ thể bằng cách tiêm, hít thở, uống hoặc đặt . Các chất này tập trung ở các cơ quan nhất định để chẩn đoán hoặc điều trị.
Phóng xạ cũng được sử dụng để khử trùng các dụng cụ y tế nhạy nhiệt như van tim nhựa .
5. Ứng dụng của phóng xạ trong công nghiệp
Phóng xạ có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp :
- Phát điện hạt nhân: sử dụng năng lượng từ phản ứng phân hạch hạt nhân để sản xuất điện. Hiện có hơn 160 lò phản ứng công nghiệp và 1300 máy gia tốc electron trên toàn thế giới .
- Bảo quản thực phẩm: chiếu xạ giúp tiêu diệt vi khuẩn, nấm mốc, côn trùng trong thực phẩm, kéo dài thời gian bảo quản .
- Khử trùng y tế: chiếu xạ gamma hoặc chùm tia electron giúp khử trùng hiệu quả các dụng cụ y tế dùng một lần .
- Thăm dò địa chất và khai thác mỏ: sử dụng nguồn phóng xạ kín và kỹ thuật đồng vị phóng xạ để phân tích các hệ thống quá trình công nghiệp, tối ưu hóa thiết kế và vận hành .
- Chụp ảnh phóng xạ công nghiệp: sử dụng tia X và tia gamma để kiểm tra không phá hủy các cấu trúc và vật liệu .
Ngoài ra, bức xạ còn được ứng dụng trong tổng hợp hóa học, xử lý khí thải và nước thải công nghiệp .
6. Các sự cố và thảm họa hạt nhân trong lịch sử
Một số sự cố và thảm họa hạt nhân nghiêm trọng đã xảy ra trong lịch sử:
- Thảm họa Chernobyl (1986): vụ nổ lò phản ứng số 4 của nhà máy điện hạt nhân Chernobyl ở Ukraine đã phát tán một lượng lớn phóng xạ ra môi trường, gây thiệt hại nặng nề về người và tài sản .
- Sự cố Fukushima (2011): trận động đất và sóng thần đã gây hư hỏng nặng nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi ở Nhật Bản, dẫn đến rò rỉ phóng xạ ra môi trường .
- Sự cố tại nhà máy xử lý nhiên liệu hạt nhân ở Nhật Bản: một sự cố tới hạn xảy ra gần đây đã gây rò rỉ phóng xạ .
- Sự cố nguồn xạ trị bị mất và cắt mở ở Goiânia, Brazil (1987): nguồn cesium bị lấy ra khỏi một cơ sở y tế bỏ hoang, bị cắt mở bởi những người không biết nó là gì, dẫn đến cái chết của nhiều người dân và sự phát tán ô nhiễm phóng xạ trên diện rộng .
Các sự cố này cho thấy tầm quan trọng của việc quản lý an toàn và bảo vệ phóng xạ trong các hoạt động hạt nhân.
7. Các biện pháp phòng chống nhiễm phóng xạ
Để giảm thiểu rủi ro khi xử lý nguồn phóng xạ, cần tuân thủ các biện pháp phòng ngừa sau :
- Che chắn nguồn phóng xạ (tốt nhất bằng hộp được lót chì) khi không sử dụng.
- Mặc quần áo bảo hộ để tránh nhiễm bẩn nếu chất phóng xạ bị rò rỉ.
- Tránh tiếp xúc trực tiếp với da và không nếm các nguồn phóng xạ.
- Sử dụng mặt nạ để tránh hít phải chất phóng xạ.
- Hạn chế thời gian tiếp xúc để giảm liều chiếu xạ.
- Xử lý cẩn thận để duy trì khoảng cách an toàn với nguồn phóng xạ.
- Giám sát mức phơi nhiễm bằng huy hiệu phát hiện và các công cụ khác.
Trong trường hợp khẩn cấp phóng xạ, CDC khuyến cáo mọi người nên ở trong nhà thay vì sơ tán, vì một số bức xạ có hại sẽ bị hấp thụ bởi tường nhà .
8. Chất thải phóng xạ và vấn đề môi trường
Chất thải phóng xạ có thể phát sinh từ các nguồn khác nhau như khai thác mỏ uranium, nhà máy xử lý nhiên liệu, nhà máy điện hạt nhân, cơ sở y tế và nghiên cứu .
Chất thải phóng xạ có thể gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được quản lý và xử lý đúng cách. Chúng có thể tồn tại hàng trăm, hàng ngàn năm trong môi trường. Việc lưu trữ an toàn và lâu dài chất thải phóng xạ mức độ cao là một thách thức lớn.
Các phương pháp xử lý chất thải phóng xạ bao gồm lưu giữ tạm thời trong các bể chứa, đóng rắn trong xi măng hoặc bitum, đốt cháy, lọc và hấp thụ . Nghiên cứu đang được tiến hành để phát triển các kỹ thuật xử lý chất thải phóng xạ hiệu quả và an toàn hơn.
9. Các quy định pháp luật và tiêu chuẩn về an toàn bức xạ
Việc sử dụng an toàn nguồn phóng xạ và bức xạ ion hóa được quản lý chặt chẽ bởi luật pháp và các tiêu chuẩn quốc tế.
Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) đóng vai trò then chốt trong việc thiết lập các tiêu chuẩn an toàn và thực hành tốt, cũng như hỗ trợ các quốc gia thành viên áp dụng chúng . IAEA ban hành nhiều khuyến nghị và hướng dẫn kỹ thuật về an toàn bức xạ, bao gồm:
- Các Tiêu chuẩn An toàn Cơ bản Quốc tế (BSS) thiết lập các yêu cầu cơ bản về bảo vệ chống lại các rủi ro liên quan đến phơi nhiễm bức xạ ion hóa .
- Hướng dẫn An toàn về Bảo vệ chống Bức xạ và An toàn Nguồn Bức xạ.
- Hướng dẫn An toàn về An toàn trong Quản lý Chất thải Phóng xạ.
Các quốc gia thành viên của IAEA phải tuân thủ các tiêu chuẩn và khuyến nghị này trong luật pháp và quy định quốc gia của mình. Ví dụ:
- Liên minh Châu Âu đã ban hành Chỉ thị 2013/59/Euratom thiết lập các tiêu chuẩn an toàn cơ bản để bảo vệ sức khỏe của công chúng và người lao động khỏi những nguy hiểm phát sinh từ bức xạ ion hóa .
- Tại Hoa Kỳ, Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) chịu trách nhiệm đưa ra các quy định về phơi nhiễm bức xạ của công chúng, trong khi Ủy ban Quản lý Hạt nhân (NRC) quản lý việc sử dụng vật liệu phóng xạ .
- Singapore đã sửa đổi Quy định về Bảo vệ Bức xạ năm 2023 để đưa các khuyến nghị của IAEA vào luật pháp quốc gia .
Ngoài ra, Ủy ban Quốc tế về Bảo vệ Phóng xạ (ICRP) cũng đưa ra các khuyến nghị và nguyên tắc quan trọng về bảo vệ bức xạ, bao gồm nguyên tắc ALARA (mức phơi nhiễm thấp nhất có thể đạt được) .
10. Hướng nghiên cứu và phát triển trong tương lai
Nghiên cứu về phóng xạ đang phát triển mạnh mẽ với nhiều hướng đi mới nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ và ứng dụng an toàn nguồn bức xạ:
- Phát triển các vật liệu che chắn bức xạ tiên tiến như vật liệu composite, geopolymer, graphene, không chứa chì độc hại .
- Nghiên cứu cơ chế tương tác của bức xạ với vật chất ở cấp độ cơ bản, đặc biệt là bức xạ không ion hóa và bức xạ LET cao .
- Phát triển các phương pháp mới để phát hiện và đo lường phóng xạ chính xác hơn, nhạy hơn như các detector tiên tiến .
- Tìm hiểu sâu hơn về đáp ứng sinh học của tế bào khối u và mô lành với bức xạ, tìm cách tăng cường hiệu ứng của xạ trị .
- Phát triển các chiến lược điều biến đáp ứng miễn dịch kháng u, kết hợp xạ trị với miễn dịch trị liệu .
- Nghiên cứu đáp ứng và bảo vệ bức xạ ở các tế bào và mô không ác tính .
- Phát triển các kỹ thuật xử lý chất thải phóng xạ hiệu quả và an toàn hơn như công nghệ màng, quang xúc tác, công nghệ sinh học .
Với những tiến bộ trong nghiên cứu cơ bản và ứng dụng, các kỹ thuật sử dụng bức xạ hứa hẹn sẽ ngày càng an toàn và hữu ích hơn cho đời sống và sức khỏe con người trong tương lai.
Công thức
1. Định luật Stefan-Boltzmann về bức xạ nhiệt của vật đen:
$$ P = \sigma A T^4 $$
Trong đó:
- P là công suất bức xạ tổng cộng (W)
- $ \sigma $ là hằng số Stefan-Boltzmann $ \sigma = 5.67 \times 10^{-8} W/(m^2K^4) $
- A là diện tích bề mặt (m^2)
- T là nhiệt độ tuyệt đối (K)
2. Định luật dịch chuyển Wien về bước sóng có cường độ bức xạ cực đại:
$$ \lambda_{max} = \frac{b}{T} $$
Trong đó:
- $ \lambda_{max} $ là bước sóng có cường độ bức xạ cực đại (m)
- b là hằng số Wien $ b = 2.898 \times 10^{-3} m \cdot K $
- T là nhiệt độ tuyệt đối (K)
3. Định luật phân bố Planck về mật độ năng lượng bức xạ của vật đen:
$$ u(\lambda, T) = \frac{8\pi hc}{\lambda^5} \frac{1}{e^{hc/\lambda k_B T} – 1} $$
Trong đó:
- $ u(\lambda, T) $ là mật độ năng lượng bức xạ (J/m3) ở bước sóng $ \lambda $ và nhiệt độ T
- h là hằng số Planck $ h = 6.626 \times 10^{-34} J \cdot s $
- c là vận tốc ánh sáng trong chân không $ c = 3 \times 10^8 m/s $
- $ k_B $ là hằng số Boltzmann $ k_B = 1.38 \times 10^{-23} J/K $
4. Công thức tính áp suất bức xạ:
$$ P = \frac{I}{c} $$
Trong đó:
- P là áp suất bức xạ (Pa)
- I là cường độ bức xạ (W/m2)
- c là vận tốc ánh sáng trong chân không (m/s)
5. Công thức Larmor về công suất bức xạ của điện tích chuyển động:
$$ P = \frac{q^2a^2}{6\pi\epsilon_0 c^3} $$
Trong đó:
- P là công suất bức xạ (W)
- q là điện tích (C)
- a là gia tốc (m/s2)
- $ \epsilon_0 $ là hằng số điện môi của chân không $ \epsilon_0 = 8.85 \times 10^{-12} F/m $
- c là vận tốc ánh sáng trong chân không (m/s)
Bài tập minh họa (có lời giải)
Bài 1
Một vật đen có diện tích bề mặt 0.5 m2 được nung nóng đến nhiệt độ 1000 K. Tính công suất bức xạ tổng cộng của vật.
Giải:
Áp dụng định luật Stefan-Boltzmann:
$\begin{aligned}
P &= \sigma A T^4
\\&= 5.67 \times 10^{-8} \frac{W}{m^2K^4} \times 0.5 m^2 \times (1000 K)^4
\\&= 5.67 \times 10^4 W = 56.7 kW
\end{aligned}$
Bài 2
Mặt trời có nhiệt độ bề mặt khoảng 5800 K. Tính bước sóng có cường độ bức xạ cực đại của ánh sáng mặt trời.
Giải:
Áp dụng định luật dịch chuyển Wien:
$\begin{aligned}
\lambda_{max} &= \frac{b}{T} \\&= \frac{2.898 \times 10^{-3} m \cdot K}{5800 K} \\&= 5 \times 10^{-7} m \\&= 500 nm
\end{aligned}$
Bài 3
Một nguồn sáng có công suất bức xạ 100 W chiếu vuông góc lên một bề mặt cách nó 2 m. Tính áp suất bức xạ tác dụng lên bề mặt.
Giải:
Cường độ bức xạ tại bề mặt là:
$\begin{aligned}
I &= \frac{P}{4\pi r^2} \\&= \frac{100 W}{4\pi (2m)^2} \\&= 1.99 W/m^2
\end{aligned}$
Áp dụng công thức tính áp suất bức xạ:
$\begin{aligned}
P &= \frac{I}{c} \\&= \frac{1.99 W/m^2}{3 \times 10^8 m/s} \\&= 6.63 \times 10^{-9} Pa
\end{aligned}$
Bài 4
Một electron chuyển động với gia tốc 1016 m/s2. Tính công suất bức xạ của nó.
Giải:
Áp dụng công thức Larmor với điện tích electron $ q_e = -1.6 \times 10^{-19} C $:
$\begin{aligned}
P &= \frac{q_e^2a^2}{6\pi\epsilon_0 c^3} \\&= \frac{(1.6 \times 10^{-19} C)^2 \times (10^{16} m/s^2)^2}{6\pi \times 8.85 \times 10^{-12} F/m \times (3 \times 10^8 m/s)^3} \\&= 7.4 \times 10^{-22} W
\end{aligned}$
Bài 5
Một vật đen phát ra bức xạ với công suất 1 kW ở nhiệt độ 1000 K. Tính diện tích bề mặt của vật.
Giải:
Áp dụng định luật Stefan-Boltzmann:
$\begin{aligned}
P &= \sigma A T^4 \Rightarrow A \\&= \frac{P}{\sigma T^4} \\&= \frac{1000 W}{5.67 \times 10^{-8} W/(m^2K^4) \times (1000 K)^4} \\&= 0.0176 m^2
\end{aligned}$
Bài 6
Một vật đen có diện tích bề mặt 1 m2 bức xạ với công suất 10 kW. Tính nhiệt độ của vật.
Giải:
Áp dụng định luật Stefan-Boltzmann:
$\begin{aligned}
P &= \sigma A T^4 \Rightarrow T \\&= \sqrt{\frac{P}{\sigma A}} \\&= \sqrt{\frac{10000 W}{5.67 \times 10^{-8} W/(m^2K^4) \times 1 m^2}} \\&= 1189 K
\end{aligned}$
Bài 7
Một nguồn sáng có công suất 500 W phát ra ánh sáng đơn sắc với bước sóng 600 nm. Tính áp suất bức xạ tác dụng lên một bề mặt cách nguồn 3 m.
Giải:
Cường độ bức xạ tại bề mặt là: $ I = \frac{P}{4\pi r^2} = \frac{500 W}{4\pi (3m)^2} = 4.42 W/m^2 $
Áp dụng công thức tính áp suất bức xạ:
$\begin{aligned}
P &= \frac{I}{c} \\&= \frac{4.42 W/m^2}{3 \times 10^8 m/s} \\&= 1.47 \times 10^{-8} Pa
\end{aligned}$
Bài 8
Một vật đen có nhiệt độ 2000 K. Tính bước sóng ứng với cực đại phổ bức xạ của nó.
Giải:
Áp dụng định luật dịch chuyển Wien:
$\begin{aligned}
\lambda_{max} &= \frac{b}{T} \\&= \frac{2.898 \times 10^{-3} m \cdot K}{2000 K} \\&= 1.45 \times 10^{-6} m \\&= 1450 nm
\end{aligned}$
Bài 9
Một proton chuyển động với gia tốc 1014 m/s2. Tính công suất bức xạ của nó.
Giải:
Áp dụng công thức Larmor với điện tích proton $ q_p = 1.6 \times 10^{-19} C $:
$\begin{aligned}
P &= \frac{q_p^2a^2}{6\pi\epsilon_0 c^3} \\&= \frac{(1.6 \times 10^{-19} C)^2 \times (10^{14} m/s^2)^2}{6\pi \times 8.85 \times 10^{-12} F/m \times (3 \times 10^8 m/s)^3} \\&= 7.4 \times 10^{-26} W
\end{aligned}$
Bài 10
Một vật đen có diện tích bề mặt 0.2 m2 bức xạ với công suất 2 kW. Một vật khác có diện tích gấp đôi và bức xạ với công suất gấp 4 lần vật thứ nhất. Tính tỷ số nhiệt độ của hai vật.
Giải:
Gọi T1, T2 lần lượt là nhiệt độ của vật thứ nhất và thứ hai.
Áp dụng định luật Stefan-Boltzmann:
Vật 1:
$\begin{aligned}
P_1 &= \sigma A_1 T_1^4 \Rightarrow 2000 \\&= 5.67 \times 10^{-8} \times 0.2 \times T_1^4
\end{aligned}$
Vật 2:
$\begin{aligned}
P_2 &= \sigma A_2 T_2^4 \Rightarrow 8000 \\&= 5.67 \times 10^{-8} \times 0.4 \times T_2^4
\end{aligned}$
Lấy tỷ số:
$\begin{aligned}
\frac{T_2}{T_1} &= \sqrt{\frac{8000 \times 0.2}{2000 \times 0.4}} \\&= \sqrt{2} = 1.19
\end{aligned}$
Câu hỏi trắc nghiệm (có đáp án)
Câu 1: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về tính chất của tia phóng xạ?
A. Tia $ \alpha $ có khả năng ion hóa mạnh nhất.
B. Tia $ \beta $ có khả năng ion hóa yếu nhất.
C. Tia $ \gamma $ có bản chất là sóng điện từ.
D. Cả A, B và C đều đúng.
Đáp án: D
Câu 2: Biểu thức liên hệ giữa chu kỳ bán rã $ T $ và hằng số phóng xạ $ \lambda $ là:
A. $ T = \frac{1}{\lambda} $
B. $ T = \frac{\ln 2}{\lambda} $
C. $ T = \frac{\lambda}{\ln 2} $
D. $ T = \lambda \ln 2 $
Đáp án: B
Câu 3: Một hạt nhân phóng xạ $ \alpha $, số proton và nơtron của hạt nhân con so với hạt nhân mẹ:
A. Số proton giảm 2, số nơtron giảm 2
B. Số proton giảm 2, số nơtron giữ nguyên
C. Số proton giữ nguyên, số nơtron giảm 2
D. Số proton tăng 2, số nơtron giảm 2
Đáp án: A
Câu 4: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về phóng xạ?
A. Tia $ \alpha $ là dòng các hạt nhân nguyên tử Heli.
B. Tia $ \beta $ là dòng các electron.
C. Tia $ \gamma $ mang điện tích dương.
D. Tia $ \gamma $ có khả năng đâm xuyên mạnh nhất.
Đáp án: C
Câu 5: Công thức tính số hạt nhân còn lại sau thời gian t là:
A. $ N = N_0 e^{-\lambda t} $
B. $ N = N_0 e^{\lambda t} $
C. $ N = N_0 (1 – e^{-\lambda t}) $
D. $ N = N_0 (1 – e^{\lambda t}) $
Đáp án: A
Câu 6: Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã là 12 ngày. Sau 36 ngày, lượng chất phóng xạ còn lại bằng bao nhiêu phần trăm so với ban đầu?
A. 12,5%
B. 25%
C. 50%
D. 75%
Đáp án: A
Câu 7: Chọn phát biểu đúng:
A. Tia $ \alpha $ là dòng các electron.
B. Tia $ \beta^+ $ là dòng positron.
C. Tia $ \gamma $ là dòng các proton.
D. Tia $ \beta^- $ là dòng các hạt nhân Heli.
Đáp án: B
Câu 8: Một chất phóng xạ X có chu kỳ bán rã là 8 ngày. Ban đầu có 32 gam chất X. Khối lượng chất X còn lại sau 32 ngày là:
A. 1 gam
B. 2 gam
C. 4 gam
D. 8 gam
Đáp án: B
Câu 9: Công thức tính độ phóng xạ (hoạt độ phóng xạ) tại thời điểm t là:
A. $ H = \lambda N_0 e^{-\lambda t} $
B. $ H = \lambda N_0 e^{\lambda t} $
C. $ H = \lambda N_0 (1 – e^{-\lambda t}) $
D. $ H = \lambda N_0 (1 – e^{\lambda t}) $
Đáp án: A
Câu 10: Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã là 5 ngày. Tính thời gian để lượng chất phóng xạ giảm còn 10% so với ban đầu.
A. 5 ln 10 ngày
B. 5 ln 2 ngày
C. $ \frac{5}{\ln 10} $ ngày
D. $ \frac{5}{\ln 2} $ ngày
Đáp án: A
Câu 11: Một hạt nhân phóng xạ $ \beta^- $, số proton và nơtron của hạt nhân con so với hạt nhân mẹ:
A. Số proton tăng 1, số nơtron giảm 1
B. Số proton giảm 1, số nơtron tăng 1
C. Số proton và nơtron đều giảm 1
D. Số proton và nơtron đều tăng 1
Đáp án: A
Câu 12: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về tính chất của các tia phóng xạ?
A. Tia $ \alpha $ bị lệch trong điện trường và từ trường.
B. Tia $ \beta $ không bị lệch trong điện trường và từ trường.
C. Tia $ \gamma $ bị lệch trong điện trường nhưng không bị lệch trong từ trường.
D. Tia $ \gamma $ không bị lệch trong điện trường và từ trường.
Đáp án: D
Câu 13: Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã là 10 ngày. Tính thời gian để độ phóng xạ giảm còn 25% so với ban đầu.
A. 5 ngày
B. 10 ngày
C. 20 ngày
D. 40 ngày
Đáp án: C
Câu 14: Công thức tính số hạt nhân bị phân rã sau thời gian t là:
A. $ \Delta N = N_0 e^{-\lambda t} $
B. $ \Delta N = N_0 e^{\lambda t} $
C. $ \Delta N = N_0 (1 – e^{-\lambda t}) $
D. $ \Delta N = N_0 (1 – e^{\lambda t}) $
Đáp án: C
Câu 15: Một mẫu chất phóng xạ ban đầu có 1020 hạt nhân. Sau 30 ngày, số hạt nhân giảm còn một nửa. Chu kỳ bán rã của chất phóng xạ này là:
A. 10 ngày
B. 15 ngày
C. 20 ngày
D. 30 ngày
Đáp án: D
Câu 16: Một hạt nhân phóng xạ $ \beta^+ $, số proton và nơtron của hạt nhân con so với hạt nhân mẹ:
A. Số proton giảm 1, số nơtron tăng 1
B. Số proton tăng 1, số nơtron giảm 1
C. Số proton và nơtron đều giảm 1
D. Số proton và nơtron đều tăng 1
Đáp án: A
Câu 17: Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã là 4 ngày. Sau 16 ngày, tỉ lệ giữa số hạt nhân bị phân rã và số hạt nhân còn lại là:
A. 1/15
B. 1/7
C. 1/3
D. 15/1
Đáp án: D
Câu 18: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về tính chất của các tia phóng xạ?
A. Tia $ \alpha $ có khả năng ion hóa chất khí mạnh nhất.
B. Tia $ \beta $ có khả năng đâm xuyên lớn hơn tia $ \alpha $.
C. Tia $ \gamma $ có bước sóng ngắn hơn tia X.
D. Tia $ \gamma $ mang điện tích âm.
Đáp án: D
Câu 19: Một chất phóng xạ có chu kỳ bán rã là 6 ngày. Tính thời gian để lượng chất phóng xạ giảm còn 12,5% so với ban đầu.
A. 6 ngày
B. 12 ngày
C. 18 ngày
D. 24 ngày
Đáp án: C
Câu 20: Công thức tính hằng số phân rã $ \lambda $ theo chu kỳ bán rã $ T $ là:
A. $ \lambda = \frac{1}{T} $
B. $ \lambda = \frac{\ln 2}{T} $
C. $ \lambda = \frac{T}{\ln 2} $
D. $ \lambda = T \ln 2 $
Đáp án: B