การสลายตัวของรังสีและรังสีสามชนิด
| English | ไทย |
|---|---|
| radioactivity/ˌreɪdɪəʊækˈtɪvɪti/ | รังสี放射性 |
| radioactive decay/ˌreɪdɪəʊˈæktɪv dɪˈkeɪ/ | การสลายตัวของสารกัมมันตรังสี |
| spontaneous/spɒnˈteɪnɪəs/ | เกิดขึ้นเอง |
| background radiation/ˈbækɡraʊnd ˌreɪdɪˈeɪʃn/ | รังสีพื้นหลัง |
| radon/ˈreɪdɒn/ | แก๊skr radon |
| cosmic rays/ˈkɒzmɪk reɪz/ | รังสีคอสมิก |
| count rate/kaʊnt reɪt/ | อัตรานับ |
| alpha/ˈælfə/ | อัลฟา |
| ionising/ˈaɪənaɪzɪŋ/ | การไอออไนซ์ |
| beta/ˈbiːtə/ | เบตา |
| gamma/ˈɡæmə/ | แกมมา |
นิวเคลียสที่ไม่เสถียร
- บางนิวเคลียสมีลักษณะ ไม่เสถียร — ในที่สุดก็จะสลายตัวและปล่อย รังสี ออกมา
- เครื่องนับไกเกอร์คลิกเมื่อตรวจจับการปล่อยรังสีแต่ละครั้ง
- นี่คือ ความ放射性 และมีสามประเภทหลัก
การสลายตัวทาง放射性
- นิวเคลียสที่ไม่เสถียรสลายตัวและปล่อยรังสีออกมา → กระบวนการนี้เรียกว่า การสลายตัวทาง放射性
- นิวเคลียสอาจไม่เสถียรเพราะมี นิวตรอนมากเกินไป หรือมี มวลหนักเกินไป
- การสลายตัวเกิดขึ้นแบบ ** spontaneous** (ไม่สามารถเร่งหรือชะลอได้) และเป็น random (ไม่สามารถระบุว่านิวเคลียสใดจะสลายตัวต่อไปหรือเวลาที่จะเกิดขึ้นแน่นอน)

เครื่องนับไกเกอร์ตรวจจับและนับจำนวนรังสี
การสลายตัวของสารกัมมันตรังสี
N = N₀·bᵗ
จำนวนนิวเคลียสที่ไม่เสถียร สลายตัว อย่างเอกซ์โพเนนเชียล
การสลายตัวของสารกัมมันตรังสีเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและสุ่ม หมายความว่า:
เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ = ไม่ถูกกระตุ้นและไม่ควบคุมได้; สุ่ม = คุณไม่สามารถบอกได้ว่านิวเคลียสใดจะสลายตัวต่อไปหรือเวลาใดเป็นแน่ชัด
รังสีพื้นหลังและการวัดค่า
- มีรังสีบางชนิดอยู่รอบตัวเราตลอดเวลา → รังสีพื้นหลัง (background radiation)
- แหล่งกำเนิดหลัก: ก๊าซ เรดอน (มักจะเป็นส่วนใหญ่), หินและอาคาร, อาหารและเครื่องดื่ม, รังสีคอสมิก จากอวกาศ
- เครื่องตรวจจับและเครื่องนับให้ค่า อัตราการนับ (count rate) (จำนวนการนับต่อวินาทีหรือนาที)
- เพื่อให้ได้ค่าจริงของแหล่งกำเนิด ให้ลบค่ารังสีพื้นหลังออก:

การเบี่ยงเบนของรังสีในสนามไฟฟ้า
แหล่งกำเนิดมีค่า $250$CTYPE/นาที ค่าพื้นหลังคือ $30$ CTY/นาที อัตราการนับที่แก้ไขแล้วคือเท่าไร, ในหน่วย CTY/นาที?
อัตราที่แก้ไขแล้ว = ค่าที่วัดได้ − ค่าพื้นหลัง = $250 - 30 = 220$ CTY/นาที
Рังสีสามประเภท
- อัลฟา α (α) — นิวเคลียสฮีเลียม (ประจุ $+2$): เกิดไอออนมากที่สุด, ทะลุผ่านน้อยที่สุด — ท่อกระดาษหยุดไว้ได้
- เบตา β (β) — อิเล็กตรอนความเร็วสูง (ประจุ $-1$): ระดับกลาง — ท่ออลูมิเนียมหนาไม่กี่มิลลิเมตรหยุดไว้ได้
- แกมมา γ (γ) — คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูง (ไม่มีประจุ): เกิดไอออนน้อยที่สุด, ทะลุผ่านมากที่สุด — ต้องใช้ตะกั่วหนาจึงลดทอนได้

จับคู่รังสีแต่ละชนิดกับสิ่งที่สามารถหยุดมันได้
อัลฟาทะลุได้ต่ำสุด (กระดาษ), เบตาทะลุได้ปานกลาง (อะลูมิเนียม), แกมมาทะลุได้มากที่สุด (ตะกั่วหนาเพียงลดทอนได้)
รังสีชนิดใดมีการไอออนাইเซชันสูงที่สุดแต่ทะลุผ่านได้ต่ำที่สุด?
อัลฟามีการไอออนাইเซชันสูงที่สุด (ประจุ +2 ใหญ่ ช้า และหนัก) แต่ดูดซับได้ง่าย — จึงทะลุผ่านได้ต่ำที่สุด
การเบี่ยงเบนและสมการการสลายตัว
- เนื่องจาก α และ β มี ประจุ, สนามไฟฟ้าจะ เบี่ยงเบน它们在相反方向运动(较轻的β弯曲更多). แกมมา (ไม่มีประจุ) ไม่ถูกเบี่ยงเบน
- การสลายตัวแบบ阿尔法:loss of 2 protons + 2 neutrons, so $A$ decreases by 4 and $Z$ by 2.
- การสลายตัวแบบ贝塔:a neutron becomes a proton + the emitted electron, so $A$ stays the same and $Z$ increases by 1, e.g. $^{24}_{11}\text{Na} \rightarrow {}^{24}_{12}\text{Mg} + {}^{\ \ 0}_{-1}\beta$.
- แกมมา:มีเพียงพลังงานที่หลุดออกไป ดังนั้น $A$ และ $Z$ จึงไม่เปลี่ยนแปลง
เมื่อนิวเคลียสปล่อยอนุภาคอัลฟา จำนวนนิวคลีออน A และจำนวนโปรตอน Z จะเปลี่ยนไปดังนี้:
อนุภาคอัลฟาคือโปรตอน 2 ตัว + นิวตรอน 2 ตัว ดังนั้น A ลดลง 4 และ Z ลดลง 2
รังสีแกมมาเบี่ยงเบนจากสนามแม่เหล็ก
รังสีแกมมามีประจุเป็นศูนย์ จึงไม่เบี่ยงเบน มีเพียงอนุภาคอัลฟาและเบตาที่มีประจุเท่านั้นที่โค้งในสนาม
คุณเข้าใจแล้ว
- การสลายตัวเป็น spontaneous และ random; อัตราที่ปรับแล้ว = อัตราที่วัดได้ − ค่ารังสีพื้นหลัง
- α (นิวเคลียส He, +2): เกิดไอออนมากที่สุด, ท่อ กระดาษStop it
- β (อิเล็กตรอน, -1): ระดับกลาง, ท่อ อลูมิเนียม; γ (คลื่น EM): ทะลุผ่านมากที่สุด, ตะกั่ว
- การสลายตัวแบบ阿尔法: $A{-}4$, $Z{-}2$ · การสลายตัวแบบ贝塔: $A$保持不变, $Z{+}1$ · แกมมา: ไม่มีการเปลี่ยนแปลง; มีเพียง α และ β ที่ถูกเบี่ยงเบนเท่านั้น