เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 1

บทท 20 ฟสกสนวเคลยรฟสกสนวเคลยร (Nuclear Physics) เปนสาขาหนงของวชา

ฟสกสท ศกษาสมบตขอนวเคลยส และกระบวนการเปลยนแปลงทเกยวของกบนวเคลยสทเรยกวา ปฏกรยานวเคลยร

สมบต มลฐานของนวเคลยสของอะตอมของแตละธาต จะม ลกษณะแตกตางกนออกไปมดงตอ ไปน

1. สวนประกอบของนวเคลยร : โดยทวไปนวเคลยสจะประกอบดวยอนภาค 2 ชนด คอ โปรตอน (proton) และนวตรอน (neutron) ซงจะเรยกโปรตอนและนวตรอนทอยในนวเคลยสหนงวา นวคลออน (nucleon)

สญลกษณของนวเคลยร (nuclear symbol) หรอทเรยกวานวไคลด (nuclide) ชนดหนงของธาต จะใชจำานวนโปรตอนและนวตรอนในการระบชนดของนวไคลด ดงตอไปน

A XZโดย Z แทน เ ล ข อ ะ ต อ ม (atomic number) ค อ

จำานวนของโปรตอนในนวเคลยสนน n แทน เลขนวตรอน (neutron number) คอ จำานวน

ของนวตรอนในนวเคลยสนน A แทน เลขมวล (mass number) คอ จำานวนนวคล

ออนทงหมดในนวเคลยสนน หรอ A = Z + n

X แทน สญลกษณทางเคม (chemical symbol) คอ

สญลกษณของธาตทางเคม

แบบฝกหดท 20.11. อะตอมของธาต ยเรเนยม จงหา ก. จำานวนนวคลออน ข. จำานวนอเลกตอน ค. จำานวนโปรตอน ง. จำานวนนวตรอน2. (มช.) อะตอมของ ขอใดถกตอง ก. มจำานวนนวคลออน = 210 จำานวนนวตรอน = 84 ข. มจำานวนอเลกตรอน = 84 จำานวนนวตรอน = 126

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 2

ค. มจำานวนอเลกตรอน = 126 จำานวนโปรตอน = 84 ง. มจำานวนนวคลออน = 210 จำานวนอเลกตรอน = 126 3. (Ent) จำานวนนวตรอนในนวเคลยส คอ ก. 13 ข. 14 ค. 27

ง. 404. (มช.) ดบกมเลขอะตอม = 50 และเลขมวล 120 จะมจำานวนนวคลออนเทาไร ก. 20 ข. 70 ค. 120

ง. 1705. (มช.) อะตอมของธาต กบ จะมจำานวนอะไรเทากน ก. นวคลออน ข. นวตรอน ค. โปรตอน

ง. อเลกตรอน

การคนพบกมมนตภาพรงสเบกเคอเรล ทดลองพบวา ธาตยเรเนยมจะปลอยรงสออกมาจาก

ธาตยเรเนยมตลอดเวลาแมไมโดนแสงแดด และพบวารงสยงสามารถผานวตถทบแสงออกมาภายนอกได จากการทดลองพบวาคณสมบตของธาตยเรเนยมมสมบตเหมอนรงสเอกซ เชน

1. สามารถวงผานวตถตาง ๆ ได2. ทำาใหอากาศรอบนอกแตกตวเปนไอออน3. เกดการแผรงสเกดเองตลอดเวลาแตรงสเอกซเกดเองไมไดปแอรและมาร คร ไดทำาการทดลองพบวายงมธาตอน เชน ทอเรยม เรเดยม บอโลเรยม

สามารถแผรงสออกมาไดเชนเดยวกน

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 3

รป 20.1 แสดงการเคลอนทของรงสทง 3 ชนด ผานสนามแม

เหลก

รงสแบงออกเปน 3 ชนด1. รงสแอลฟา สญลกษณ หรอ (ประจบวก)2. รงสบตา สญลกษณ หรอ (ประจลบ)3. รงสแกมมา สญลกษณ (เปนกลางทาง

ไฟฟา)เปรยบเทยบสมบตของ , และ

1. มวลและประจไฟฟา 2. พลงงาน 3. การทำาใหอากาศแตกตวเปนไอออน 4. อำานาจทะลทะลวงผานอากาศ

สญลกษณของธาตและอนภาคบางอยางทควรทราบแอลฟา () = ไฮโดรเจนหรอโปรตอน =

บตา ( - ) = ดวเทอรอน =

บตา (+ ) = ตรตรอน =

แกมมา () = นวตรอน =

ยเรเนยม = ตะกว =

แบบฝกหดท 20.21. (มช.) ธาตกมมนตรงส หมายถงธาตทมสมบตในการแผรงสไดเอง และรงสทแผออกมา จะตองเปนรงสตอไปนเสมอ ก. รงสแอลฟา ข. รงสบตา รงสแกมมา ค. รงสแอลฟา รงสบตา รงสแกมมา ง. เปนรงสชนดใดกได

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 4

2. (มช.) คณสมบตทสำาคญประการหนงของอนภาคแอลฟา กคอ ก. มอำานาจทะลทะลวงสง ข. มพลงงานจลนสงกวาอนภาคตวอน ค. ทำาใหสารทผานแตกตวเปนไอออน ง. คลายกบรงสเอกซ (X-ray)3. (Ent) รงสแอลฟามอำานาจในการทะลผานนอยกวารงสชนดอนทออกมาจากธาตกมมนตรงสเนองจาก ก. รงสแอลฟามพลงงานนอยกวารงสชนดอน ข. รงสแอลฟามคณสมบตในการทำาใหสารทรงสผาน แตกตวเปนไอออนไดดกวา ค. รงสแอลฟาไมมประจไฟฟา ง. ถกทงขอ ก และ ข4. (Ent) พจารณาขอความตอไปนสำาหรบรงสแอลฟา บตา และแกมมา 1. มความสามารถในการทำาใหกาซแตกตวเปนไอออนไดดกวา 2. ตองใชวสดทมความหนามากในการกนรงส 3. เมอเคลอนทผานบรเวณทมสนามแมเหลก แนวการเคลอนทเปนแนวโคง 4. อตราสวนประจตอมวลมคามากทสด ขอความใดเปนสมบตของรงสบตา ก. ขอ 1 และ 2 ข. ขอ 1 และ 3 ค. ขอ 2 และ 4 ง. ขอ 3 และ 45. (มช.) ขอความตอไปนขอใดถก ก. รงสบตามอำานาจทะลผาน สงกวารงสแกมมา แตนอยกวารงสเอกซ ข. รงสบตามอำานาจทะลผาน สงกวารงสเอก แตนอยกวารงสแอลฟา ค. รงสบตามอำานาจทะลผาน สงกวารงสแอลฟา แตนอยกวารงสแกมมา ง. รงสบตามอำานาจทะลผาน สงกวารงสอน ๆ ทกชนด6. (มช.) ถารงสแอลฟา บตา และแกมมา เคลอนทอยในนำา และรงสทงสามชนดม

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 5

พลงงานเทากน เราจะพบวารงสบตาเคลอนทไดระยะทาง ก. สนทสด ข. ไกลทสด ค. ไกลกวาแกมมาแตใกลกวาแอลฟา ง. ไกลกวาแอลฟาแตใกลกวาแกมมา7. (Ent) อนภาคแอลฟาประกอบไปดวย ก. 2 โปรตอน ข. 2 โปรตอน กบ 2 อเลกตรอน ค. 2 โปรตอน กบ 2 นวตรอน ง. 4 โปรตอน8. (มช.) ไอโซโทป เปนชอเรยกนวเคลยสของธาตทมลกษณะดงน ก. มจำานวนนวคลออนเทากน ข. มจำานวนโปรตอนเทากบนวตรอน ค. มจำานวนโปรตอนตางกน แตมจำานวนนวตรอนเทากน ง. มจำานวนโปรตอนเทากน แตมจำานวนนวตรอนตางกน

การสลายตวของธาตกมมนตรงสเมอธาตกมมนตรงสสลายตวจะเปลยนเปนธาตใหมใชหลกการ Balance สมการ1. ผลบวกของเลขมวลตอนกอน = ผลบวกของเลขมวลตอนหลง

ตอนกอน = ตอนหลง

2. ผลบวกของเลขอะตอมตอนกอน = ผลบวกของเลขอะตอมตอนหลง

ตอนกอน = ตอนหลง

2.1. สมมตธาตกมมนตรงสสลายตวใหแอลฟา () 1 ตว +

จะไดธาตเลขมวลลดลงจากเดม 4 เลขอะตอมลดลง 22.2. สมมตธาตกมมนตรงสสลายตวใหบตา บตา ( - ) 1 ตว

+ จะไดธาตใหมเลขมวลของธาตเทาเดม แตเลขอะตอมเพมหนง2.3. สมมตธาตกมมนตรงสสลายตวใหแกมมา () 1 ตว

+ จะไดธาตตวเดม เลขอะตอม เลขมวลไมเปลยนแปลง

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 6

แบบฝกหดท 20.31. (Ent) ธาต A สลายเปนธาต B โดยปลอยรงสบตาออกมา ธาตทงสองจะมจำานวนใดเทากน ก. นวตรอน ข. โปรตอน ค. ผลรวมของนวตรอนและโปรตอน ง. ผลตางของนวตรอนและโปรตอน2. (Ent) จากธาตไอโซโทปของยเรเนยม สลายตวแบบอนกรมไดอนภาคแอลฟารวม 8 ตว และ อนภาคบตารวม 6 ตว และไดไอโซโทปของธาตใหมอก 1 ตว อยากทราบวาไอโซโทปของธาตใหม มเลขมวลและเลขอะตอมตรงกบขอใด ก. 91 , 324 ข. 92 , 206 ค. 234 , 91

ง. 206 , 823. (Ent) เมอบสมท สลายตวใหรงสบตาลบ นวเคลยสของธาตใหมคอ ก. ข. ค. ง. 4. (Ent) ในการสลายตวตอ ๆ กนของธาตกมมนตรงส โดยเรมจาก เมอสลายใหอนภาค ทงหมดเปน 2 , 2 , และ 2 จะทำาใหไดนวเคลยสใหม มจำานวนโปรตอนและนวตรอนเทาใด ก. จำานวนโปรตอน 88 จำานวนนวตรอน 140 ข. จำานวนโปรตอน 90 จำานวนนวตรอน 140 ค. จำานวนโปรตอน 88 จำานวนนวตรอน 142 ง. จำานวนโปรตอน 90 จำานวนนวตรอน 142 5. (Ent) นวเคลยส สลายตวไอโซโทปเสถยรตามลำาดบดงน X Y Z จำานวนนวตรอนในไอโซโทปเสถยร Z เปนอยางไร , ,

เวลาครงชวต( Half Life )

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 7

ตอนแรกมมวลเรมตน N0 เมอเวลาผานไป 1 ชวงครงชวตเหลอ N = ตอนแรกมมวลเรมตน N0 เมอเวลาผานไป 2 ชวงครงชวตเหลอ N = ตอนแรกมมวลเรมตน N0 เมอเวลาผานไป n ชวงครงชวตเหลอ N = …………(20.1)เวลาผานไป T วนาท คดเปน 1 ชวงครงชวตเวลาผานไป t วนาท คดเปน ชวงครงชวต ................................ (20.2)

แทน (20.2) ใน (20.1) จะได

จะได ….................... (20.3)เมอ N0 คอ มวลเรมตน N คอ มวลทเหลอ t คอ เวลาผานไป

T คอ เวลาครงชวต

แบบฝกหดท 20.41. (Ent) ธาตไอโอดน - 126 มครงชวต 12 วน นาย ข ไดรบธาตไอโอดน - 126 เขาไปในรางกาย 16 กรม เปนเวลานานกวนไอโอดน – 126 ในรางกายของนาย ข จงลดลงเหลอ 2 กรม ก. 12 วน ข. 24 วน ค. 36 วน

ง. 48 วน2. (Ent) สารกมมนตรงสชนดหนงมคากมมนตภาพ 256 คร พบวาเวลาผานไป 6 นาท กมมนภาพลดลง เหลอ 32 คร จงหาครงชวตและคากมมนภาพทเหลออยหลงจากเวลาผานไปอก 8 นาท ก. 2 นาท 2 คร ข. 2 นาท 30 คร ค. 4 นาท 8 คร

ง. 4 นาท 24 คร3. (Ent) ไอโซโทปของโซเดยม มครงชวต 15 ชวโมง จงหาวาเวลาผานไป 75 ชวโมง นวเคลยส

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 8

ของไอโซโทปนจะสลายไปแลวประมาณกเปอรเซนตของจำานวนสารทตงตน ถาตอนเรมแรกมนวเคลยส ของไอโซโทปนมคา 5 คร ก. 75 % ข. 87 % ค. 94 % ง. 97 %4. (Ent) สารกมมนตรงสโคบอลต - 60 สลายตวใหรงสบตาและรงสแกมมา โดยมครงชวต 5.3 ป จงหา เปอรเซนตของสารกมมนตรงสทเหลออยเมอเวลาผานไป 15.9 ป ก. 6.25 % ข. 12.5 % ค. 18.75 %

ง. 25 %5. (Ent) ตองใชเวลานานเทาใด ธาตกมมนตรงสทมครงชวตเทากบ 30 ป จงจะมปรมาณเหลอเพยง รอยละ 10 ของของเดม

ก. 80 ป ข. 100 ป ค. 120 ป ง. 240 ป

6. (Ent) ในการหาอายของวตถโบราณชนหนงโดยการวดปรมาณของคารบอน - 14 ซงมครงชวต 5,570 ป พบวามปรมาณคารบอน - 14 ทเหลออยในปจจบนเทากบ 1/8 เทาของปรมาณทมอยในตอนแรก วตถ โบราณชนนมอายเทาไร

ก. 11,140 ป ข. 16,710 ป ค. 22,280 ป ง. 44,560 ป

การสลายตวของนวเคลยสกบกมมนตรงสรทเธอรฟอรดและซอดดไดตงสมมตฐานเพอใชอธบายการสลายตวของธาตกมมนตภาพรงสไวดงน 1. ธาตกมมนตรงสจะแตกตวออกใหอนภาคแอลฟาหรอบตาไดสารใหม และสารใหมทเกดขนนอาจจะมการแผกมมนตภาพรงสตอไปไดอก

2. ในการสลายตวของธาตกมมนตรงส เราไมสามารถจะบอกไดวานวเคลยสใดจะสลายกอนหรอหลงแตเราสามารถบอกไดเพยงวานวเคลยสทกตวมความนาจะเปนทจะสลายตวเทากนหมดและอตราการ

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 9

สลายจะขนอยกบจำานวนนวเคลยส ( นวเคลยสทพรอมจะสลาย ) ในขณะนน ถาทเวลา t1 ใหธาตกมมนตรงสมจำานวนนวเคลยสอย N1 และทเวลา t2 ใหธาตกมมนตรงสมจำานวนนวเคลยสอย N2

อตราการลดของนวเคลยส = = โดย = N2 - N1 = การเปลยนแปลงของนวเคลยส = t2 - t1 = เวลาทผานไป จากสมมตฐานขอ 2 จะไดอธบายอตราการสลายขนอยกบจำานวนนวเคลยสทมอยขณะนน - N

- = A = N ……………(20.4) โดย = คาคงทของการสลายตว N = จำานวนนวเคลยสของธาตกมมนตภาพรงสทมอยขณะนน - = A = อตราการสลายตวของนวเคลยส มเครองหมายเปนลบแสดงวาเปนอตราการลดหนวยกมมนตรงส

1 คร(ci) = 3.7 x 10 10 เบคเคอเรล (Bq )ความสมพนธของอตราการสลายตวของกมมนตภาพรงสกบครงชวต จาก = - N

= - dt

= …………………..1

จากสมการ Integrate จะได N สมการ 1 เขยนใหมได N = -t แทนคาขดจำากดบน Upper Limit และขดจำากดลาง Lower Limit จะได

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 10

N - N0 = - = - เขยนในรปเลขชกำาลงจะได e-t = N = N0e-t ………….…….. (20.5)

โดย N0 = จำานวนนวเคลยสของธาตกมมนตภาพรงสทเวลา t = 0 N = จำานวนนวเคลยสของธาตกมมนตภาพรงสทเวลา t = t e = คาคงท = 2.718อตราการสลายตวของกมมนตภาพรงสกบครงชวต จากสตร N = N0e-t เมอเวลาผานไปครงชวต t = T จำานวนนวเคลยสเหลอ

แทนคา = N0e-T

= e-T 2 = e T

เขยนในรปของ log จะได log e 2 = T log 2 = = = 0.693 = T T = …………….. (20.6)

แบบฝกหดท 20.5-61. (Ent) ถาม จำานวน N นวเคลยส มกมมนภาพ A มลลคร คาคงตวของการสลายตวตอวนาท คอขอใด (กำาหนดให 1 ครเทากบการสลาย 3.7 x 10 10 ตอวนาท ) ก. 3.7 x 10 7 ข. 3.7 x 10 7 ค. ง. 2. (Ent) ธาตกมมนตรงสจำานวนหนง มกมมนภาพ 1 ไมโครคร และมครงชวตเทากบ 1,000 วนาท

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 11

จำานวนนวเคลยสกมมนตรงสขณะนนเปนเทาใด (1 คร = 3.7 x 10 10 เบคเคอเรล ) ก. 3.7 x 10 7 ข. 5.3 x 10 7 ค. 3.7 x 10 9 ง. 5.3 x 10 9 3. (Ent) คาคงทของการสลายตว ของ เทากบ 1.6 x 10 -18 (วนาท -1 ) ถาม อย 1 กโลกรม ใหหาอตราการสลายตวเปนอะตอมตอวนาท ( NA = 6 x 10 23 ตอโมล ) ก. 4.1 x 10 3 ข. 9.6 x 10 5 ค. 4.1 x 10 6 ง. 9.6 x 10 8 4. (Ent) ไอโอดน - 131 มคาคงตวของการสลายตวเทากบ 0.087 ตอวน ถาม ไอโอดน - 131 อย 10 กรม ตอนเรมตนเมอเวลาผานไป 24 วน จะม ไอโอดน - 131 เหลออยเทาใด

ก. 0.63 กรม ข. 1.25 กรม ค. 2.50 กรม

ง. 5.00 กรม 5. (Ent) ถาธาต X มจำานวนอะตอมเปน 2 เทาของธาต Y แตมกมมนคภาพเปน 3 เทาของธาต Y ครงชวต ของธาต X จะเปนกเทาของธาต Y ก. เทา ข. เทา ค. เทา ง. 6 เทา

การทดลองอปมาอปมย การทอดลกเตากบการสลายของธาตกมมนตรงส

เมอ N0 คอ จำานวนลกเตาตอนแรกN คอ จำานวนลกเตาทเหลอt คอ จำานวนครงททอดลกเตาT คอ จำานวนครงททอดแลวลกเตาเหลอครงหนงของเดมT =

เมอ T คอ จำานวนครงททอดแลวลกเตาเหลอครงหนง คอ โอกาสหงายหนาทแตมส

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 12

โอกาสหงายหนาทแตมส ( ) = จำานวนหนาทแตมส / จำานวนหนาทงหมด

แบบฝกหดท 20.71. (Ent) ลกเตา 16 หนา แตมสไวทหนาหนงจำานวน 100 ลก นำามาทอดและคดลกทหงายหนาแตมสออก ทอดกครงจงจะเหลอลกเตา 50 ลก ก. 8 ครง ข. 9 ครง ค. 10 ครง

ง. 11 ครง2. (Ent) ในการทดลองอปมาอปมยของการทอดลกเตากบการสลายตวของธาตกมมนตรงส โดยการโยนลกเตา แลวคดหนาทไมแตมสออกไป ถาลกเตาม 6 หนา มหนาทแตมส 2 หนา และมจำานวน 90 ลก จงหาวา ถาทำาการโยนลกเตาทง 2 ครง โดยสถตจะเหลอจำานวนลกเตาเทาใด ก. 10 ลก ข. 30 ลก ข. 40 ลก

ง. 56 ลก

รศมนวเคลยสรศมนวเคลยส R จะได R = ro …………………….(20.7)เมอ R คอ รศมนวเคลยส A คอ เลขมวล ro คอ 1.2

x 10 -15 เมตร

แบบฝกหดท 20.81. (Ent) ถารศมนวเคลยสของธาตไฮโดเจนเปน 1.4 x 10 -15 เมตร รศมนวเคลยสของธาต จะเปนกเมตร ก. 4.2 x 10 -15 เมตร ข. 5.6 x 10 -15 เมตร ค. 12.6 x 10 -15 เมตร ง. 27 x 10 -15 เมตร2. (Ent) รศมนวเคลยสของ มคาประมาณกเทาของรศมนวเคลยสของ

ก. 4 เทา ข. 8 เทา ค. 16 เทา ง. 60 เทา

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 13

3. (Ent) ไอโซโทปของธาต มรศมเปนกเทาของธาตไอโซโทปของ ก. 2 เทา ข. 3 เทา ค. 4 เทา ง. 5 เทา

พลงงานยดเหนยว (B.E.) มวลของนวเคลยส เกดจากมวลของโปรตอนและนวตรอนรวมกน แตจากการทดลองพบวามวลของนวเคลยส มวลของโปรตอน + มวลของนวตรอน มมวลหายไปบางสวนเรยกวามวลพรองสตรมวลพรอง

มวลพรอง = มวลของโปรตอน + มวลของนวตรอน – มวลนวเคลยส

มวลพรอง = มวลของไฮโดรเจน + มวลของนวตรอน – มวลอะตอม

= x 931 หรอ = x 930 หนวย MeVพลงงานยดเหนยวตอนวคลออน (พลงงานยดเหนยวตอเลขมวล)

มหนวยเปน MeV

แบบฝกหดท 20.91. (Ent) ถานวเคลยสของธาต A มมวล 4.0020 u และนวเคลยสของธาต A นประกอบขนดวยโปรตอน และนวตรอนอยางละ 2 ตว ( มวลของโปรตอน = 1.0073 U , มวลของนวตรอน = 1.0087 u มวล 1 u เทยบเทากบพลงงาน 930 MeV ) พลงงานยดเหนยวตอนวคลออนของธาต A มคา ก. 2 MeV ข. 7 MeV ค. 14 MeV

ง. 28 MeV2. (Ent) ธาตตรเทยมซงมเลขมวลอะตอมเปน 1 เลขมวลเปน 3 และมวลอะตอมเทากบ 3.016049 u จะมพลงงานยดเหนยวเทากบเทาใด กำาหนดให เลขมวลของไฮโดรเจน = 1.007825 u

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 14

มวลนวตรอน = 1.008655 u และ 1 u = 930 MeV

ปฏกรยานวเคลยรสำาหรบการชนระหวางนวเคลยสกบนวเคลยส หรอนวเคลยสกบอนภาค

นน เขยนเปนปฏกรยานวเคลยสไดดงน

สมการแบบเตม x + a y + bสมการแบบยอ x (a , b ) y

กำาหนดให x คอ นวเคลยสทใชเปนเปาa คอ อนภาคทวงเขามาชนเปา

b คอ นวเคลยสของธาตใหมทเกดขนภายหลงกนชนหลกการ Balance สมการ1. ผลบวกของเลขมวลตอนกอน = ผลบวกของเลขมวล

ตอนหลง

ตอนกอน = ตอนหลง

2. ผลบวกของเลขอะตอมตอนกอน = ผลบวกของเลขอะตอมตอนหลง

ตอนกอน = ตอนหลง

แบบฝกหดท 20.10

1. (Ent)จากปฏกรยานวเคลยร + X + n X ควรเปนอนภาคใด ก. อเลกตรอน ข. โปรตอน ค. ดวเทอรอน ง. ทรทอน2. (Ent)จากปฏกรยานวเคลยร + + X X คออนภาคใด ก. อเลกตรอน ข. โปรตอน ค. นวตรอน ง. โพซตรอน3. (Ent)จากปฏกรยานวเคลยร (n , y) ถามวา y คออนภาคใด

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 15

ก. อนภาคแอลฟา ข. โปรตอน ค. ดวเทอรอน ง. ทรทอน

ปฏกรยาฟชชน (Fission reaction) เกดจากธาตหนกถกยงดวยนวตรอน แลวแตกเปนธาตเบา ปฏกรยาฟชชนเปนปฏกรยาแยกตวของนวเคลยส โดยมนวตรอนเปนตววงเขาชนนวเคลยสหนกๆ ( A 230 ) เปนผลทำาใหนวเคลยสทมขนาดปานกลาง และมนวตรอนทมความเรวสงเกดขนประมาณ 2-3 ตว ทงมการคายพลงงานออกมาดวย ดงตวอยางปฏกรยาตอไปน

+ + + + E

+ + + + + 200 MeV

รป 20.2 แสดงการเกดฟชชนของยเรเนยม -235 ปฏกรยาลกโซ (Chain reaction) เปนปฏกรยานวเคลยรแบบฟชชนทเกดขนอยางตอเนอง โดยอาศยนวตรอนทเกดขนเปนตวยงนวเคลยสของธาตตอไป

รป 20.3 การเกดปฏกรยาลกโซ

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 16

ปฏกรยาฟวชน (Fision reaction) เกดจากธาตเบาตงแตสองธาตรวมกนกลายเปนธาตหนก ปฏกรยาฟวชนเปนปฏกรยาหลอมตวของนวเคลยสและมพลงงานคายออกมาดวย นวเคลยสทใชหลอมจะตองเปนนวเคลยสเลกๆ ( A < 20 ) หลอมรวมกลายเปนนวเคลยสเบาทใหญกวาเดม

ตวอยางของปฏกรยาฟวชนททำาไดในหองปฏบตการ + + + 4 MeV + + + 3.3 MeV + + + 17.6 MeV + + + 18.3 MeV ตวอยางของปฏกรยาฟวชนทเกดขนบนดาวฤกษ + MeV + + + 5.5 MeV + + + 12.9 MeV + + + 4.9 MeV

ประโยชนของกมมนตภาพรงส1. ทางอตสาหกรรม ใชหารอยรวของทอ รอยราวของแผนโลหะ

หรอใชควบคมความหนาแนนของแผนโลหะ2. ทางการเกษตร ใชปรบปรงพนธพช วจยปย ( ) วจย

โคนม ( ) การถนอมอาหาร หรอศกษาการปรงอาหารของพช

3. ทางการแพทย ใชรกษาโรคมะเรง ( ) ตรวจการไหลเวยนของโลหต ( )

4. การหาวตถโบราณ หรอการหาอายโลก จะใชคารบอน – 14 และยเรเนยม (Uranium-lead dating)อนตรายจากกมมนตภาพรงส

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 17

กมมนตภาพรงส เมอผานเขาไปในเนอเยอของสงมชวตทำาใหเกดการเปลยนแปลงภายในเนอเยอทำาใหเนอเยอตายทนท หรอมการเปลยนแปลงไปจากเดมทำาใหเกดโรคมะเรงการปองกนอนตรายจากกมมนตภาพรงส

1. เนองจากปรมาณกมมนตภาพรงสทเราไดรบขนกบเวลา ดงนนถาจำาเปนตองเขาใกลบรเวณทมธาตกมมนตรงส ควรใชเวลาสนทสดเทาทจะทำาได

2. เนองจากปรมาณกมมนตภาพรงสจะลดลง ถาบรเวณนนอยหางแหลงกำาเนดกมมนตภาพรงสมากขน ดงนนจงควรอยหางบรเวณทมธาตกมมนตรงสใหมากทสดเทาทจะมากได

3. เนองจากปรมาณกมมนตภาพรงสชนดตาง ๆ มอำานาจทะลผานวตถไดตางกน ดงนนจงควรใชวตถทกมมนตภาพรงสผานไดยากเปนเครองกำาบง เชน มกใชตะกว คอนกรต กำาบงรงสแกมมาและรงสบตาได นยมใชนำาเปนเครองกำาบงนวตรอน เปนตน

แบบทดสอบบทท 20 เรอง ฟสกสนวเคลยร (O-NET)1. (O-NET 49) คารบอนเปนธาตทเปนสวนสำาคญของสงมชวต

สญลกษณนวเคลยส แสดงวา นวเคลยสของคารบอนนมอนภาคตามขอใด      1. โปรตอน 12 ตว นวตรอน 6 ตว        2. โปรตอน 6 ตว นวตรอน 12 ตว       3. โปรตอน 6 ตว อเลกตรอน 6 ตว       4. โปรตอน 6 ตว นวตรอน 6 ตว 2. (O-NET 49) ขอใดตอไปนเปนการกำาจดกากกมมนตรงสทดทสด      1.  เรงใหเกดการสลายตวเรวขนโดยใชความดนสงมาก ๆ       2.  เผาใหสลายตวทอณหภมสง       3.  ใชปฏกรยาเคมเปลยนใหเปนสารประกอบอน       4.  ใชคอนกรตตรงใหแนนแลวฝงกลบใตภเขา

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 18

3. (O-NET 49)ขอใดถกตองสำาหรบไอโซโทปของธาตหนง ๆ       1. มเลขมวลเทากน แตเลขอะตอมตางกน      

2. มจำานวนโปรตอนเทากน แตจำานวนนวตรอนตางกน      

3. มจำานวนนวตรอนเทากน แตจำานวนโปรตอนตางกน      

4. มผลรวมของจำานวนโปรตอนและนวตรอนเทากน 4. (O-NET 49) นกโบราณคดตรวจพบเรอไมโบราณลำาหนง วามอตราสวนของปรมาณ C-14 ตอ C-12 เปน 25 % ของอตราสวนสำาหรบสงทยงมชวต สนนษฐานไดวาซากเรอนมอายประมาณกป กำาหนดให ครงชวตของ C-14 เปน 5,730 ป      1. 2,865       2. 5,730       3. 11,460  

     4. 22,920 5. (O-NET 49) รงสในขอใดทมอำานาจในการทะลทะลวงผานเนอสารไดนอยทสด      1. รงสแอลฟา       2. รงสบตา       3. รงสแกมมา      4. รงสเอกซ 6. (O-NET 49) ไอโอดน-128 มคาครงชวต 25 นาท ถาเรมตนมไอโอดน-128 อย 400 มลลกรม ไอโอดน- 128 จะลดลงเหลอ 100 มลลกรม เมอเวลาผานไปกนาท ( 50 นาท )7. (O-NET 50) อนภาคแอลฟา อนภาคบตา รงสแกมมา เมอเคลอนทในสนามแมเหลก ขอใดไมเกด การเบน 1. อนภาคแอลฟา 2. อนภาคบตา 3. รงสแกมมา 4. อนภาคแอลฟาและบตา8. (O-NET 50) กจกรรมการศกษาทเปรยบเทยบการสลายกมมนตรงสกบการทอดลกเตานน จำานวน ลกเตาทถกคดออกเทยบไดกบปรมาณใด 1. เวลาครงชวต 2. จำานวนนวเคลยสตงตน

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 19

3.จำานวนนวเคลยสทเหลออย 4. จำานวนนวเคลยสทสลาย9. (O-NET 50) อนภาคใดในนวเคลยส และ ทมจำานวนเทากน 1. โปรตอน 2. อเลกตรอน 3. นวตรอน 4. นวคลออน10. (O-NET 50) เครองหมายดงรปแทนอะไร

1. เครองกำาหนดไฟฟาโดยกงหนลม 2. การเตอนวามอนตรายจากกมมนตภาพรงส 3. การเตอนวามอนตรายจากสารเคม 4. เครองกำาหนดไฟฟาโดยเซลลแสงอาทตย11. (O-NET 50) นวเคลยสของเรเดยม-226 ( ) มการสลายโดยการปลอยอนภาคแอลฟา 1 ตว และ รงสแกมมาออกมาจะทำาให กลายเปนธาตใด 1. 2. 3. 4. 12. (O-NET 50) ในธรรมชาตธาตคารบอนม 3 ไอโซโทป คอ

และ ขอใดตอไปนถก 1. แตละไอโซโทปมจำานวนอเลกตรอนตางกน 2. แตละไอโซโทปมจำานวนโปรตอนตางกน 3. แตละไอโซโทปมจำานวนนวตรอนตางกน 4. แตละไอโซโทปมจำานวนโปรตอนเทากบจำานวนนวตรอน13. (O-NET 50) รงสใดทนยมใชในการอาบรงสผลไม 1. รงสเอกซ 2. รงสแกมมา 3. รงสบตา 4. รงสแอลฟา 14. (O-NET 51) ไอโซโทปกมมนตรงสของธาตไอโอดน – 128 มครงชวต 25 นาท ถามไอโอดน –128

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 20

ทงหมด 256 กรม จะใชเวลาเทาไรจงจะเหลอไอโอดน –128 อย 32 กรม 1. 50 นาท 2. 1 ชวโมง 15 นาท 3. 1 ชวโมง 40 นาท 4. 3 ชวโมง 20 นาท15. (O-NET 51) ธาตกมมนตรงสใดทใชในการคำานวณหาอายของโบราณวตถ 1. I-131 2. Co-60 3. C-14 4. P-3216. (O-NET 51) ขอความใดตอไปนถกตองเกยวกบรงสแอลฟา รงสบตาและรงสแกมมา 1. รงสแอลฟามประจ +4 2. รงสแอลฟามมวลมากทสดและอำานาจทะลทะลวงผานสงทสด 3. รงสบตามมวลนอยทสดและอำานาจทะลทะลวงผานตำาทสด 4. รงสแกมมามอำานาจทะลทะลวงสงทสด17. (O-NET 51) ขอใดถกตองเกยวกบปฏกรยานวเคลยรฟวชน ( fusion ) 1. เกดทอณหภมตำา 2. ไมสามารถทำาใหเกดบนโลกได 3. เกดจากนวเคลยสของธาตเบาหลอมรวมกนเปนธาตหนก 4. เกดจากการทนวเคลยสของธาตหนกแตกตวออกเปนธาตเบา18. (O-NET 51) ในการสลายตวของ 146C นวเคลยสของ C-14 ปลอยอเลกตรอนออกหนงตว นวเคลยส ใหมจะมประจเปนกเทาของประจโปรตอน 1. 5 2. 7 3. 13 4. 1519. (O-NET 51) อตราการสลายตวของกลมนวเคลยสกมมนตรงส A ขนกบอะไร 1. อณหภม 2. ความดน 3. ปรมาณ 4. จำานวนนวเคลยส A ทมอย

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 21

20. (O-NET 51) นวเคลยสของเรเดยม-226 มการสลายดงสมการขางลาง x คออะไร 22688Ra 22286Rn + x 1. รงสแกมมา 2. อนภาคบตา 3. อนภาคนวตรอน 4. อนภาคแอลฟา21. (O-NET 52) ขอใดถกตองเกยวกบไอโซโทปสองไอโซโทปของธาตชนดเดยวกน 1. มจำานวนนวคลออนเทากน 2. มเลขมวลเทากน 3. มเลขอะตอมเทากน 4. มจำานวนนวตรอนเทากน22. (O-NET 52) ธาตหรอไอโซโทปในขอใดทไมมสวนเกยวของในปฏกรยานวเคลยรฟวชนทเกดขนท ดวงอาทตย 1. ไฮโดรเจน 2. ดวเทอเรยม 3. ทรเทยม 4. ฮเลยม23. (O-NET 52) รงสในขอใดใชสำาหรบฉายฆาเชอโรคในเครองมอทางการแพทย 1. รงสแกมมา 2. รงสบตา 3. รงสอนฟราเรด 4. รงสแอลฟา 24. (O-NET 53) โปรตอนและนวตรอนสามารถอยรวมกนเปนนวเคลยสได ดวยแรงใด 1. แรงดงดดระหวางมวล 2. แรงไฟฟา 3. แรงแมเหลก 4. แรงนวเคลยร25. (O-NET 53) ในทางการแพทย ไอโอดน-131 นำามาใชเพอวตถประสงคตามขอใด 1. ตรวจการไหลเวยนของโลหตในรางกาย 2. ตรวจการทำางานของตอมไทรอยด 3. รกษาโรคมะเรง 4. รกษาเนองอกในสมอง26. (O-NET 54) ขอใดเปนสมบตของรงสแอลฟา 1. เปนอเลกตรอน

เอกสารประกอบการสอนเรองฟสกสนวเคลยร เรยบเรยงโดยนายบญเกด ยศรงเรอง 22

2. เปนคลนแมเหลกไฟฟา 3. เปนนวเคลยสของอะตอมฮเลยม 4. เปนโปรตอน27. (O-NET 54) ธาตทมสญลกษณนวเคลยร มกถกเรยกชอยอวาอะไร 1. โปแตสเซยม-19 2. โปแตสเซยม-21 3. โปแตสเซยม-40 4. โปแตสเซยม-5928. (O-NET 54) เหตใดโรงไฟฟานวเคลยรในปจจบนจงตองสรางใกลแหลงนำาธรรมชาต 1. เพอใหมนำาเพยงพอตอการดบไฟ กรณไฟไหมเตาปฏกรณปรมาณ 2. ใชนำาปรมาณมากในการถายเทความรอนจากเตาปฏกรณไปยงกงหนไอนำา 3. ใชนำาปรมาณมากในการทำาใหเกดปฏกรยาลกโซของปฏกรยานวเคลยร 4. ตองใชนวตรอนจำานวนมากจากนำาในการเรมปฏกรยานวเคลยร