เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 1

บทท�� 20 ฟิ�สิกสิ�นิวเคลี�ยร์�ฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� (nuclear physics) เป�นสาขาหน!�งของ

ว�ชาฟิ�ส�กส�ที่��ศ!กษาสมบ&ติ�ของน�วเคลี�ยสแลีะกระบวนการเปลี��ยนแปลีงที่��เก��ยวข)องก&บน�วเคลี�ยสที่��เร�ยกว�า ปฏิ�ก�ร�ยาน�วเคลี�ยร�

สมบ&ติ�ม+ลีฐานของน�วเคลี�ยสของอะติอมของแติ�ลีะธาติ� จะม�ลี&กษณะแติกติ�างก&นออกไปม�ด&งติ�อไปน�1

1. สิ�วนิปร์ะกอบของนิวเคลี�ยร์� : โดยที่&�วไปน�วเคลี�ยสจะประกอบด)วยอน�ภาค 2 ชน�ด ค�อ โปรติอน (proton) แลีะน�วติรอน (neutron) ซึ่!�งจะเร�ยกโปรติอนแลีะน�วติรอนที่��อย+�ในน�วเคลี�ยสหน!�งว�า น�วคลี�ออน (nucleon)

ส&ญลี&กษณ�ของน�วเคลี�ยร� (nuclear symbol) หร�อที่��เร�ยกว�าน�วไคลีด� (nuclide) ชน�ดหน!�งของธาติ� จะใช)จ5านวนโปรติอนแลีะน�วติรอนในการระบ�ชน�ดของน�วไคลีด� ด&งติ�อไปน�1

A X

Z

โดย Z แที่น เลีขอะติอม (atomic number) ค�อ จ5านวนของโปรติอนในน�วเคลี�ยสน&1น

n แที่น เลีขน�วติรอน (neutron number) ค�อ จ5า นวนของน�วติรอนในน�วเคลี�ยสน&1น

A แที่น เลีขมวลี (mass number) ค�อ จ5านวนน�วคลี�ออนที่&1งหมดในน�วเคลี�ยสน&1น หร�อ A = Z + n

X แที่น ส&ญลี&กษณ�ที่างเคม� (chemical symbol) ค�อ ส&ญลี&กษณ�ของธาติ�ที่างเคม� การค)นพบก&มม&นติภาพร&งส�

แบบฝึ�กหั�ด1. อะติอมของธาติ� ย+เรเน�ยม จงหา ก. จ5านวนน�วคลี�ออน ข. จ5านวนอ�เลี7กติอน ค. จ5านวนโปรติอน ง. จ5านวนน�วติรอน

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 2

...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................2. (ม.เช�ยงใหม�) อะติอมของ ข)อใดถู+กติ)อง ก. ม�จ5านวนน�วคลี�ออน = 210 จ5านวนน�วติรอน = 84

ข. ม�จ5านวนอ�เลี7กติรอน = 84 จ5านวนน�วติรอน = 126

ค. ม�จ5านวนอ�เลี7กติรอน = 126 จ5านวนโปรติอน = 84

ง. ม�จ5านวนน�วคลี�ออน = 210 จ5านวนอ�เลี7กติรอน = 126

3. (เอ7นที่รานซึ่�) จ5านวนน�วติรอนในน�วเคลี�ยส ค�อ ก. 13 ข. 14 ค. 27 ง. 404. (ม.เช�ยงใหม�) ด�บ�กม�เลีขอะติอม = 50 แลีะเลีขมวลี 120 จะม�จ5านวนน�วคลี�ออนเที่�าไร ก. 20 ข. 70 ค. 120 ง. 1705. (ม.เช�ยงใหม�) อะติอมของธาติ� ก&บ จะม�จ5านวนอะไรเที่�าก&น ก. น�วคลี�ออน ข. น�วติรอน ค. โปรติอน

ง. อ�เลี7กติรอน

เบ�กเคอเร์ลี ที่ดลีองพบว�า ธาติ�ย+เรเน�ยมจะปลี�อยร&งส�ออกมาจากธาติ�ย+เรเน�ยมติลีอดเวลีาแม)ไม�โดนแสงแดด แลีะพบว�าร&งส�ย&ง

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 3

สามารถูผ่�านว&ติถู�ที่!บแสงออกมาภายนอกได) จากการที่ดลีองพบว�าค�ณสมบ&ติ�ของธาติ�ย+เรเน�ยมม�สมบ&ติ�เหม�อนร&งส�เอกซึ่� เช�น

1. สามารถูว��งผ่�านว&ติถู�ติ�าง ๆ ได)2. ที่5าให)อากาศรอบนอกแติกติ&วเป�นไอออน3. เก�ดการแผ่�ร&งส�เก�ดเองติลีอดเวลีาแติ�ร&งส�เอกซึ่�เก�ดเองไม�ได)ป แอร์�แลีะมาร์� ค#ร์� ได)ที่5าการที่ดลีองพบว�าย&งม�ธาติ�อ��น เช�น ที่อเร�ยม เรเด�ยม บอโลีเร�ยม

สามารถูแผ่�ร&งส�ออกมาได)เช�นเด�ยวก&น

ร+ปแสดงการเคลี��อนที่��ของร&งส�ที่&1ง 3 ชน�ด ผ่�านสนามแม�เหลี7ก

ร์�งสิ�แบ�งออกเป$นิ 3 ชนิด1. ร&งส�แอลีฟิา ส&ญลี&กษณ� หร�อ (ประจ�บวก)

2. ร&งส�บ�ติา ส&ญลี&กษณ� หร�อ (ประจ�ลีบ)

3. ร&งส�แกมมา ส&ญลี&กษณ� (เป�นกลีางที่างไฟิฟิ;า)

เปร์�ยบเท�ยบสิมบ�ติของ , แลีะ 1. มวลีแลีะประจ�ไฟิฟิ;า

2. พลี&งงาน

3. การที่5าให)อากาศแติกติ&วเป�นไอออน

4. อ5านาจที่ะลี�ที่ะลีวงผ่�านอากาศ

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 4

สิ�ญลี�กษณ์�ของธาติ+แลีะอนิ+ภาคบางอย�างท��ควร์ทร์าบ

แอลีฟิา () = ไฮโดรเจนหร�อโปรติอน =

บ�ติา ( - ) = ด�วเที่อรอน =

บ�ติา (+ ) = ติร�ติรอน =

แกมมา () = น�วติรอน =

ย+เรเน�ยม = ติะก&�ว =

แบบฝึ�กหั�ด6. (ม.เช�ยงใหม�) ธาติ�ก&มม&นติร&งส� หมายถู!งธาติ�ที่��ม�สมบ&ติ�ในการแผ่�ร&งส�ได)เอง แลีะร&งส�ที่��แผ่�ออกมา จะติ)องเป�นร&งส�ติ�อไปน�1เสมอ ก. ร&งส�แอลีฟิา ข. ร&งส�บ�ติา ร&งส�แกมมา ค. ร&งส�แอลีฟิา ร&งส�บ�ติา ร&งส�แกมมา ง. เป�นร&งส�ชน�ดใดก7ได)7. (ม.เช�ยงใหม�) ค�ณสมบ&ติ�ที่��ส5าค&ญประการหน!�งของอน�ภาคแอลีฟิา ก7ค�อ ก. ม�อ5านาจที่ะลี�ที่ะลีวงส+ง ข. ม�พลี&งงานจลีน�ส+งกว�าอน�ภาคติ&วอ��น ค. ที่5าให)สารที่��ผ่�านแติกติ&วเป�นไอออน ง. คลี)ายก&บร&งส�เอกซึ่� (X-ray)

8. (เอ7นที่รานซึ่�) ร&งส�แอลีฟิาม�อ5านาจในการที่ะลี�ผ่�านน)อยกว�าร&งส�ชน�ดอ��นที่��ออกมาจากธาติ� ก&มม&นติร&งส�เน��องจาก ก. ร&งส�แอลีฟิาม�พลี&งงานน)อยกว�าร&งส�ชน�ดอ��น

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 5

ข. ร&งส�แอลีฟิาม�ค�ณสมบ&ติ�ในการที่5าให)สารที่��ร &งส�ผ่�าน แติกติ&วเป�นไอออนได)ด�กว�า ค. ร&งส�แอลีฟิาไม�ม�ประจ�ไฟิฟิ;า ง. ถู+กที่&1งข)อ ก แลีะ ข

9. (เอ7นที่รานซึ่�) พ�จารณาข)อความติ�อไปน�1ส5าหร&บร&งส�แอลีฟิา บ�ติา แลีะแกมมา 1. ม�ความสามารถูในการที่5าให)ก=าซึ่แติกติ&วเป�นไอออนได)ด�กว�า 2. ติ)องใช)ว&สด�ที่��ม�ความหนามากในการก&1นร&งส� 3. เม��อเคลี��อนที่��ผ่�านบร�เวณที่��ม�สนามแม�เหลี7ก แนวการเคลี��อนที่��เป�นแนวโค)ง 4. อ&ติราส�วนประจ�ติ�อมวลีม�ค�ามากที่��ส�ด ข)อความใดเป�นสมบ&ติ�ของร&งส�บ�ติา ก. ข)อ 1 แลีะ 2 ข. ข)อ 1 แลีะ 3 ค. ข)อ 2 แลีะ 4

ง. ข)อ 3 แลีะ 410. (ม.เช�ยงใหม�) ข)อความติ�อไปน�1ข)อใดถู+ก ก. ร&งส�บ�ติาม�อ5านาจที่ะลี�ผ่�าน ส+งกว�าร&งส�แกมมา แติ�น)อยกว�าร&งส�เอกซึ่� ข. ร&งส�บ�ติาม�อ5านาจที่ะลี�ผ่�าน ส+งกว�าร&งส�เอ7ก แติ�น)อยกว�าร&งส�แอลีฟิา ค. ร&งส�บ�ติาม�อ5านาจที่ะลี�ผ่�าน ส+งกว�าร&งส�แอลีฟิา แติ�น)อยกว�าร&งส�แกมมา ง. ร&งส�บ�ติาม�อ5านาจที่ะลี�ผ่�าน ส+งกว�าร&งส�อ��น ๆ ที่�กชน�ด11. (ม.เช�ยงใหม�) ถู)าร&งส�แอลีฟิา บ�ติา แลีะแกมมา เคลี��อนที่��อย+�ในน51า แลีะร&งส�ที่&1งสามชน�ดม� พลี&งงานเที่�าก&น เราจะพบว�าร&งส�บ�ติาเคลี��อนที่��ได)ระยะที่าง

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 6

ก. ส&1นที่��ส�ด ข. ไกลีที่��ส�ด ค. ไกลีกว�าแกมมาแติ�ใกลี)กว�าแอลีฟิา ง. ไกลีกว�าแอลีฟิาแติ�ใกลี)กว�าแกมมา12. (เอ7นที่รานซึ่�) อน�ภาคแอลีฟิาประกอบไปด)วย ก. 2 โปรติอน ข. 2 โปรติอน ก&บ 2

อ�เลี7กติรอน ค. 2 โปรติอน ก&บ 2 น�วติรอน ง. 4

โปรติอน13. (ม.เช�ยงใหม�) ไอโซึ่โที่ป เป�นช��อเร�ยกน�วเคลี�ยสของธาติ�ที่��ม�ลี&กษณะด&งน�1 ก. ม�จ5านวนน�วคลี�ออนเที่�าก&น ข. ม�จ5านวนโปรติอนเที่�าก&บน�วติรอน ค. ม�จ5านวนโปรติอนติ�างก&น แติ�ม�จ5านวนน�วติรอนเที่�าก&น ง. ม�จ5านวนโปรติอนเที่�าก&น แติ�ม�จ5านวนน�วติรอนติ�างก&น

การ์สิลีายติ�วของธาติ+ก�มม�นิติร์�งสิ�เม��อธาติ�ก&มม&นติร&งส�สลีายติ&วจะเปลี��ยนเป�นธาติ�ใหม�ใช)หลี&กการ Balance สมการ1. ผ่ลีบวกของเลีขมวลีติอนก�อน = ผ่ลีบวกของเลีข

มวลีติอนหลี&ง ติอนก�อน = ติอนหลี&ง

2. ผ่ลีบวกของเลีขอะติอมติอนก�อน = ผ่ลีบวกของเลีขอะติอมติอนหลี&ง

ติอนก�อน =

ติอนหลี&ง

1. สมมติ�ธาติ�ก&มม&นติร&งส�สลีายติ&วให)แอลีฟิา () 1 ติ&ว +

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 7

จะได)ธาติ�เลีขมวลีลีดลีงจากเด�ม 4 เลีขอะติอมลีดลีง 22. สมมติ�ธาติ�ก&มม&นติร&งส�สลีายติ&วให)บ�ติา บ�ติา ( - ) 1 ติ&ว +

จะได)ธาติ�ใหม�เลีขมวลีของธาติ�เที่�าเด�ม แติ�เลีขอะติอมเพ��มหน!�ง3. สมมติ�ธาติ�ก&มม&นติร&งส�สลีายติ&วให)แกมมา () 1 ติ&ว

+ จะได)ธาติ�ติ&วเด�ม เลีขอะติอม เลีขมวลีไม�เปลี��ยนแปลีง

14. (เอ7นที่รานซึ่�) ธาติ� A สลีายเป�นธาติ� B โดยปลี�อยร&งส�บ�ติาออกมา ธาติ�ที่&1งสองจะม�จ5านวนใดเที่�าก&น ก. น�วติรอน ข. โปรติอน ค. ผ่ลีรวมของน�วติรอนแลีะโปรติอน ง. ผ่ลีติ�างของน�วติรอนแลีะโปรติอน15. (เอ7นที่รานซึ่�) จากธาติ�ไอโซึ่โที่ปของย+เรเน�ยม สลีายติ&วแบบอน�กรมได)อน�ภาคแอลีฟิารวม 8 ติ&ว แลีะอน�ภาคบ�ติารวม 6 ติ&ว แลีะได)ไอโซึ่โที่ปของธาติ�ใหม�อ�ก 1 ติ&ว อยากที่ราบว�าไอโซึ่โที่ปของธาติ� ใหม�ม�เลีขมวลีแลีะเลีขอะติอมติรงก&บข)อใด ก. 91 , 324 ข. 92 , 206 ค. 234 , 91

ง. 206 , 82 ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 8

............................................................................................................................................................16. (เอ7นที่รานซึ่�) เม��อบ�สม&ที่ สลีายติ&วให)ร&งส�บ�ติาลีบ น�วเคลี�ยสของธาติ�ใหม�ค�อ ก. ข. ค. ง. ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................17. (เอ7นที่รานซึ่�) ในการสลีายติ&วติ�อ ๆ ก&นของธาติ�ก&มม&นติร&งส� โดยเร��มจาก เม��อสลีายให)อน�ภาค ที่&1งหมดเป�น 2 , 2 , แลีะ 2 จะที่5าให)ได)น�วเคลี�ยสใหม� ม�จ5านวนโปรติอนแลีะน�วติรอนเที่�าใด ก. จ5านวนโปรติอน 88 จ5านวนน�วติรอน 140

ข. จ5านวนโปรติอน 90 จ5านวนน�วติรอน 140

ค. จ5านวนโปรติอน 88 จ5านวนน�วติรอน 142

ง. จ5านวนโปรติอน 90 จ5านวนน�วติรอน 142 ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 9

............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................

18. (เอ7นที่รานซึ่�) น�วเคลี�ยส สลีายติ&วไอโซึ่โที่ปเสถู�ยรติามลี5าด&บด&งน�1 X Y Z , ,

จ5านวนน�วติรอนในไอโซึ่โที่ปเสถู�ยร Z เป�นอย�างไร ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 10

............................................................................................................................................................

เวลีาคร์-�งช�วติ( Half Life )

ติอนแรกม�มวลีเร��มติ)น N0 เม��อเวลีาผ่�านไป 1 ช�วงคร!�งช�ว�ติเหลี�อ

N =

ติอนแรกม�มวลีเร��มติ)น N0 เม��อเวลีาผ่�านไป 2 ช�วงคร!�งช�ว�ติเหลี�อ

N =

ติอนแรกม�มวลีเร��มติ)น N0 เม��อเวลีาผ่�านไป 3 ช�วงคร!�งช�ว�ติเหลี�อ

N =

ติอนแรกม�มวลีเร��มติ)น N0 เม��อเวลีาผ่�านไป n ช�วงคร!�งช�ว�ติเหลี�อ

N = …………(1)

เวลีาผ่�านไป T ว�นาที่� ค�ดเป�น 1 ช�วงคร!�งช�ว�ติเวลีาผ่�านไป t ว�นาที่� ค�ดเป�น ช�วงคร!�งช�ว�ติ ................................(2)

แที่น (2) ใน (1) จะได)

จะได) …....................................***

เม��อ N0 ค�อ มวลีเร��มติ)น N ค�อ มวลีที่��เหลี�อ t ค�อ เวลีาผ่�านไปT ค�อ เวลีาคร!�งช�ว�ติ

19. (เอ7นที่รานซึ่�) ธาติ�ไอโอด�น - 126 ม�คร!�งช�ว�ติ 12 ว&น นาย ข ได)ร&บธาติ�ไอโอด�น - 126 เข)าไปในร�างกาย 16 กร&ม เป�นเวลีานานก��ว&นไอโอด�น – 126 ในร�างกายของนาย ข จ!งลีดลีงเหลี�อ 2 กร&ม ก. 12 ว&น ข. 24 ว&น ค. 36 ว&น

ง. 48 ว&น ............................................................................................................................................................

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 11

............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................20. (เอ7นที่รานซึ่�) สารก&มม&นติร&งส�ชน�ดหน!�งม�ค�าก&มม&นติภาพ 256 ค+ร� พบว�าเวลีาผ่�านไป 6 นาที่� ก&มม&นภาพ ลีดลีงเหลี�อ 32 ค+ร� จงหาคร!�งช�ว�ติแลีะค�าก&มม&นภาพที่��เหลี�ออย+�หลี&งจากเวลีาผ่�านไปอ�ก 8 นาที่� ก. 2 นาที่� 2 ค+ร� ข. 2 นาที่� 30 ค+ร� ค. 4 นาที่� 8

ค+ร� ง. 4 นาที่� 24 ค+ร� ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................21. (เอ7นที่รานซึ่�) ไอโซึ่โที่ปของโซึ่เด�ยม ม�คร!�งช�ว�ติ 15 ช&�วโมง จงหาว�าเวลีาผ่�านไป 75 ช&�วโมง น�วเคลี�ยสของไอโซึ่โที่ปน�1จะสลีายไปแลี)วประมาณก��เปอร�เซึ่7นติ�ของจ5านวนสารที่��ติ& 1งติ)น ถู)าติอนเร��มแรกม� น�วเคลี�ยสของไอโซึ่โที่ปน�1ม�ค�า 5 ค+ร� ก. 75 % ข. 87 % ค. 94 % ง. 97 %

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 12

............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................22. (เอ7นที่รานซึ่�) สารก&มม&นติร&งส�โคบอลีติ� - 60 สลีายติ&วให)ร&งส�บ�ติาแลีะร&งส�แกมมา โดยม�คร!�งช�ว�ติ 5.3 ป> จงหาเปอร�เซึ่7นติ�ของสารก&มม&นติร&งส�ที่��เหลี�ออย+�เม��อเวลีาผ่�านไป 15.9

ป> ก. 6.25 % ข. 12.5 % ค. 18.75 %

ง. 25 % ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................23. (เอ7นที่รานซึ่�) ติ)องใช)เวลีานานเที่�าใด ธาติ�ก&มม&นติร&งส�ที่��ม�คร!�งช�ว�ติ

เที่�าก&บ 30 ป> จ!งจะม�ปร�มาณเหลี�อเพ�ยงร)อยลีะ 10 ของของเด�มก. 80 ป> ข. 100 ป> ค. 120 ป> ง.

240 ป> ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 13

............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................24. (เอ7นที่รานซึ่�) ในการหาอาย�ของว&ติถู�โบราณช�1นหน!�งโดยการว&ด

ปร�มาณของคาร�บอน - 14 ซึ่!�งม�คร!�งช�ว�ติ 5,570 ป> พบว�าม�ปร�มาณคาร�บอน - 14 ที่��เหลี�ออย+�ในป?จจ�บ&นเที่�าก&บ 1/8 เที่�าของปร�มาณที่��ม�อย+�ในติอนแรก ว&ติถู�โบราณช�1นน�1ม�อาย�เที่�าไรก. 11,140 ป> ข. 16,710 ป> ค. 22,280 ป>

ง. 44,560 ป> ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................การ์สิลีายติ�วของนิวเคลี�ยสิก�บก�มม�นิติร์�งสิ�

ร&ที่เธอร�ฟิอร�ดแลีะซึ่อดด�ได)ติ&1งสมมติ�ฐานเพ��อใช)อธ�บายการสลีายติ&วของธาติ�ก&มม&นติภาพร&งส�ไว)ด&งน�1 1. ธาติ�ก&มม&นติภาพร&งส�จะแติกติ&วออกให)อน�ภาคแอลีฟิาหร�อบ�ติาได)สารใหม� แลีะสารใหม�ที่��เก�ดข!1นน�1อาจจะม�การแผ่�ก&มม&นติภาพร&งส�ติ�อไปได)อ�ก

2.ในการสลีายติ&วของธาติ�ก&มม&นติภาพร&งส� เราไม�สามารถูจะบอกได)ว�าน�วเคลี�ยสใดจะสลีายก�อนหร�อหลี&งแติ�เราสามารถูบอกได)เพ�ยงว�าน�วเคลี�ยสที่�กติ&วม�ความน�าจะเป�นที่��จะสลีายติ&วเที่�าก&นหมดแลีะอ&ติราการสลีายจะข!1นอย+�ก&บจ5านวนน�วเคลี�ยส ( น�วเคลี�ยสที่��พร)อมจะสลีาย ) ในขณะน&1น

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 14

ถู)าที่��เวลีา t1 ให)ธาติ�ก&มม&นติภาพร&งส�ม�จ5านวนน�วเคลี�ยสอย+� N1

แลีะที่��เวลีา t2 ให)ธาติ�ก&มม&นติภาพร&งส�ม�จ5านวนน�วเคลี�ยสอย+� N2

อ&ติราการลีดของน�วเคลี�ยส = =

โดย = N2 - N1 = การเปลี��ยนแปลีงของน�วเคลี�ยส = t2

- t1 = เวลีาที่��ผ่�านไป จากสมมติ�ฐานข)อ 2 จะได)อธ�บายอ&ติราการสลีายข!1นอย+�ก&บจ5านวนน�วเคลี�ยสที่��ม�อย+�ขณะน&1น - N

- = A = N …………

*** โดย = ค�าคงที่��ของการสลีายติ&ว N = จ5านวนน�วเคลี�ยสของธาติ�ก&มม&นติภาพร&งส�ที่��ม�อย+�ขณะน&1น - = A = อ&ติราการสลีายติ&วของน�วเคลี�ยสม�เคร��องหมายเป�นลีบ แสดงว�าเป�นอ&ติราการลีดหันิ�วยก�มม�นิติร์�งสิ�

1 ค+ร�(ci) = 3.7 x 10 10 เบ7คเคอเรลี (Bq )

25. (เอ7นที่รานซึ่�) ถู)าม� จ5านวน N น�วเคลี�ยส ม�ก&มม&นภาพ A

ม�ลีลี�ค+ร� ค�าคงติ&วของการสลีายติ&วติ�อ ว�นาที่�ค�อข)อใด (ก5าหนดให) 1 ค+ร�เที่�าก&บการสลีาย 3.7 x 10 10 ติ�อว�นาที่� ) ก. 3.7 x 10 7 ข. 3.7 x 10 7 ค.

ง.

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 15

............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................26. (เอ7นที่รานซึ่�) ธาติ�ก&มม&นติร&งส�จ5านวนหน!�ง ม�ก&มม&นภาพ 1 ไมโครค+ร� แลีะม�คร!�งช�ว�ติเที่�าก&บ 1,000 ว�นาที่� จ5านวนน�วเคลี�ยสก&มม&นติร&งส�ขณะน&1นเป�นเที่�าใด (1 ค+ร� = 3.7 x 10 10 เบ7คเคอเรลี ) ก. 3.7 x 10 7 ข. 5.3 x 10 7 ค. 3.7 x 10 9 ง. 5.3 x 10 9 ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................27. (เอ7นที่รานซึ่�) ค�าคงที่��ของการสลีายติ&ว ของ เที่�าก&บ 1.6 x 10 -18 (ว�นาที่� -1 ) ถู)าม� อย+� 1

ก�โลีกร&ม ให)หาอ&ติราการสลีายติ&วเป�นอะติอมติ�อว�นาที่� ( NA = 6 x

10 23 ติ�อโมลี ) ก. 4.1 x 10 3 ข. 9.6 x 10 5 ค. 4.1 x 10 6 ง. 9.6 x 10 8 ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 16

............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ความสิ�มพั�นิธ�ของอ�ติร์าการ์สิลีายติ�วของก�มม�นิติภาพัร์�งสิ�ก�บคร์-�งช�วติ จาก = - N

= - dt

= …………………..1

จากสมการ Integrate จะได) N

สมการ 1 เข�ยนใหม�ได) N = - t แที่นค�าข�ดจ5าก&ดบน Upper Limit แลีะข�ดจ5าก&ดลี�าง Lower Limit จะได) N - N0 = -

= -

เข�ยนในร+ปเลีขช�1ก5าลี&งจะได) e-t =

N = N0e-t ………….. ***

โดย N0 = จ5านวนน�วเคลี�ยสของธาติ�ก&มม&นติภาพร&งส�ที่��เวลีา t = 0

N = จ5านวนน�วเคลี�ยสของธาติ�ก&มม&นติภาพร&งส�ที่��เวลีา t = t

e = ค�าคงที่�� = 2.718อ&ติราการสลีายติ&วของก&มม&นติภาพร&งส�ก&บคร!�งช�ว�ติ

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 17

จากส+ติร N = N0e-t

เม��อเวลีาผ่�านไปคร!�งช�ว�ติ t = T จ5านวนน�วเคลี�ยสเหลี�อ

แที่นค�า = N0e-T

= e-T

2 = e T เข�ยนในร+ปของ log จะได) log e 2 = T

log 2 = = =

0.693 = T

T = ……………..***

28. (เอ7นที่รานซึ่�) ไอโอด�น - 131 ม�ค�าคงติ&วของการสลีายติ&วเที่�าก&บ 0.087 ติ�อว&น ถู)าม� ไอโอด�น - 131 อย+� 10 กร&ม ติอนเร��มติ)นเม��อเวลีาผ่�านไป 24 ว&น จะม� ไอโอด�น - 131

เหลี�ออย+�เที่�าใด

ก. 0.63 กร&ม ข. 1.25 กร&ม ค. 2.50

กร&ม ง. 5.00 กร&ม ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ 29. (เอ7นที่รานซึ่�) ถู)าธาติ� X ม�จ5านวนอะติอมเป�น 2 เที่�าของธาติ� Y

แติ�ม�ก&มม&นคภาพเป�น 3 เที่�าของธาติ� Y

คร!�งช�ว�ติของธาติ� X จะเป�นก��เที่�าของธาติ� Y

ก. เที่�า ข. เที่�า ค. เที่�า ง. 6 เที่�า

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 18

............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................การ์ทดลีองอ+ปมาอ+ปม�ย การ์ทอดลี#กเติ/าก�บการ์สิลีายของธาติ+ก�มม�นิติร์�งสิ�

เม��อ N0 ค�อ จ5านวนลี+กเติ@าติอนแรกN ค�อ จ5านวนลี+กเติ@าที่��เหลี�อt ค�อ จ5านวนคร&1งที่��ที่อดลี+กเติ@าT ค�อ จ5านวนคร&1งที่��ที่อดแลี)วลี+กเติ@าเหลี�อคร!�งหน!�งของเด�มT =

เม��อ T ค�อ จ5านวนคร&1งที่��ที่อดแลี)วลี+กเติ@าเหลี�อคร!�งหน!�ง ค�อ โอกาสหงายหน)าที่��แติ)มส�

โอกาสิหังายหันิ1าท��แติ1มสิ� ( ) = จำ3านิวนิหันิ1าท��แติ1มสิ� / จำ3านิวนิหันิ1าท�4งหัมด30. (เอ7นที่รานซึ่�) ลี+กเติ@า 16 หน)า แติ)มส�ไว)ที่��หน)าหน!�งจ5านวน 100 ลี+ก น5ามาที่อดแลีะค&ดลี+กที่��หงายหน)าแติ)มส� ออก ที่อดก��คร&1งจ!งจะเหลี�อลี+กเติ@า 50 ลี+ก ก. 8 คร&1ง ข. 9 คร&1ง ค. 10 คร&1ง

ง. 11 คร&1ง ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 19

............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................31. (เอ7นที่รานซึ่�) ในการที่ดลีองอ�ปมาอ�ปม&ยของการที่อดลี+กเติ@าก&บการสลีายติ&วของธาติ�ก&มม&นติร&งส� โดยการ โยนลี+กเติ@าแลี)วค&ดหน)าที่��ไม�แติ)มส�ออกไป ถู)าลี+กเติ@าม� 6 หน)า ม�หน)าที่��แติ)มส� 2 หน)า แลีะม�จ5านวน 90

ลี+ก จงหาว�าถู)าที่5าการโยนลี+กเติ@าที่&1ง 2 คร&1ง โดยสถู�ติ�จะเหลี�อจ5านวนลี+กเติ@าเที่�าใด ก. 10 ลี+ก ข. 30 ลี+ก ข. 40 ลี+ก

ง. 56 ลี+ก ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................

ร์�ศม�นิวเคลี�ยสิร&ศม�น�วเคลี�ยส R

จะได) R = ro

เม��อ R ค�อ ร&ศม�น�วเคลี�ยส

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 20

A ค�อ เลีขมวลี ro ค�อ 1.2 x 10 -15 เมติร32. (เอ7นที่รานซึ่�) ถู)าร&ศม�น�วเคลี�ยสของธาติ�ไฮโดเจนเป�น 1.4 x 10 -15

เมติร ร&ศม�น�วเคลี�ยสของธาติ� จะเป�นก��เมติร ก. 4.2 x 10 -15 เมติร ข. 5.6 x 10 -15 เมติร ค. 12.6

x 10 -15 เมติรง. 27 x 10 -15 เมติร ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................33. (เอ7นที่รานซึ่�) ร&ศม�น�วเคลี�ยสของ ม�ค�าประมาณก��เที่�าของร&ศม�น�วเคลี�ยสของ ก. 4 เที่�า ข. 8 เที่�า ค. 16 เที่�า

ง. 60 เที่�า ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 21

34. (เอ7นที่รานซึ่�) ไอโซึ่โที่ปของธาติ� ม�ร&ศม�เป�นก��เที่�าของธาติ�ไอโซึ่โที่ปของ ก. 2 เที่�า ข. 3 เที่�า ค. 4 เที่�า

ง. 5 เที่�า ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................พัลี�งงานิย-ดเหันิ��ยว (B.E.)

มวลีของน�วเคลี�ยส เก�ดจากมวลีของโปรติอนแลีะน�วติรอนรวมก&น แติ�จากการที่ดลีองพบว�ามวลีของน�วเคลี�ยส มวลีของโปรติอน + มวลีของน�วติรอน ม�มวลีหายไปบางส�วนเร�ยกว�ามวลีพัร์�องสิ#ติร์มวลีพัร์�อง

มวลีพร�อง = มวลีของโปรติอน + มวลีของน�วติรอน – มวลีน�วเคลี�ยส

มวลีพร�อง = มวลีของไฮโดรเจน + มวลีของน�วติรอน – มวลีอะติอม

= x 931 หร�อ = x 930 หน�วย MeV

พลี&งงานย!ดเหน��ยวติ�อน�วคลี�ออน (พลี&งงานย!ดเหน��ยวติ�อเลีขมวลี)

ม�หน�วยเป�น MeV

35. (เอ7นที่รานซึ่�) ถู)าน�วเคลี�ยสของธาติ� A ม�มวลี 4.0020 u แลีะน�วเคลี�ยสของธาติ� A น�1ประกอบข!1นด)วย

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 22

โปรติอนแลีะน�วติรอนอย�างลีะ 2 ติ&ว ( มวลีของโปรติอน = 1.0073

U , มวลีของน�วติรอน = 1.0087 u

มวลี 1 u เที่�ยบเที่�าก&บพลี&งงาน 930 MeV ) พลี&งงานย!ดเหน��ยวติ�อน�วคลี�ออนของธาติ� A ม�ค�า ก. 2 MeV ข. 7 MeV ค. 14 MeV

ง. 28 MeV ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................36. (เอ7นที่รานซึ่�) ธาติ�ติร�เที่�ยมซึ่!�งม�เลีขมวลีอะติอมเป�น 1 เลีขมวลีเป�น 3

แลีะมวลีอะติอมเที่�าก&บ 3.016049 u จะม�พลี&งงานย!ดเหน��ยวเที่�าก&บเที่�าใด ก5าหนดให) เลีขมวลีของไฮโดรเจน = 1.007825 u

มวลีน�วติรอน = 1.008655 u แลีะ 1 u แลีะ 1 u = 930 MeV ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 23

............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ปฏิกร์ยานิวเคลี�ยร์�

ส5าหร&บการชนระหว�างน�วเคลี�ยสก&บน�วเคลี�ยส หร�อน�วเคลี�ยสก&บอน�ภาคน&1น เข�ยนเป�นปฏิ�ก�ร�ยาน�วเคลี�ยสได)ด&งน�1

สมการแบบเติ7ม x + a y + b

สมการแบบย�อ x (a , b ) y

ก5าหนดให) x ค�อ น�วเคลี�ยสที่��ใช)เป�นเป;าa ค�อ อน�ภาคที่��ว��งเข)ามาชนเป;า

b ค�อ น�วเคลี�ยสของธาติ�ใหม�ที่��เก�ดข!1นภายหลี&งก&นชนหลี&กการ Balance สมการ1. ผ่ลีบวกของเลีขมวลีติอนก�อน = ผ่ลีบวกของเลีข

มวลีติอนหลี&ง ติอนก�อน = ติอนหลี&ง

2. ผ่ลีบวกของเลีขอะติอมติอนก�อน = ผ่ลีบวกของเลีขอะติอมติอนหลี&ง

ติอนก�อน =

ติอนหลี&ง

37. (Ent)จากปฏิ�ก�ร�ยาน�วเคลี�ยร� + X +

n X ควรเป�นอน�ภาคใด

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 24

ก. อ�เลี7กติรอน ข. โปรติอน ค. ด�วเที่อรอนง. ที่ร�ที่อน

............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................38. (Ent)จากปฏิ�ก�ร�ยาน�วเคลี�ยร� + +

X X ค�ออน�ภาคใด ก. อ�เลี7กติรอน ข. โปรติอน ค. น�วติรอน

ง. โพซึ่�ติรอน ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................39. (Ent)จากปฏิ�ก�ร�ยาน�วเคลี�ยร� (n , y) ถูามว�า y ค�ออน�ภาคใด ก. อน�ภาคแอลีฟิา ข. โปรติอน ค. ด�วเที่อรอน ง. ที่ร�ที่อน ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 25

ปฏิกร์ยาฟิ�ชช�นิ เก�ดจากธาติ�หน&กถู+กย�งด)วยน�วติรอน แลี)วแติกเป�นธาติ�เบา

ปฏิ�ก�ร�ยาฟิ�ชช&นเป�นปฏิ�ก�ร�ยาแยกติ&วของน�วเคลี�ยส โดยม�น�วติรอนเป�นติ&วว��งเข)าชนน�วเคลี�ยสหน&กๆ ( A 230 ) เป�นผ่ลีที่5าให)น�วเคลี�ยสที่��ม�ขนาดปานกลีาง แลีะม�น�วติรอนที่��ม�ความเร7วส+งเก�ดข!1นประมาณ 2-3 ติ&ว ที่&1งม�การคายพลี&งงานออกมาด)วย ด&งติ&วอย�างปฏิ�ก�ร�ยาติ�อไปน�1

+ + + + E

+ + + +

+ 200 MeV

ปฏิกร์ยาฟิ�วช�นิ เก�ดจากธาติ�เบาติ&1งแติ�สองธาติ� รวมก&นกลีายเป�นธาติ�หน&ก ปฏิ�ก�ร�ยาฟิ�วช&นเป�นปฏิ�ก�ร�ยาหลีอมติ&วของน�วเคลี�ยสแลีะม�พลี&งงานคายออกมาด)วย น�วเคลี�ยสที่��ใช)หลีอมจะติ)องเป�นน�วเคลี�ยสเลี7กๆ ( A < 20 ) หลีอมรวมกลีายเป�นน�วเคลี�ยสเบาที่��ใหญ�กว�าเด�ม ในป?จจ�บ&นเช��อก&นว�าบนดาวฤกษ�ติ�างๆในพลี&งงานมหาศาลีที่��ปลี�อยออกมาเก�ดจากปฏิ�ก�ร�ยาฟิ�วช&นที่&1งส�1น

ติ&วอย�างของปฏิ�ก�ร�ยาฟิ�วช&นที่��ที่5าได)ในห)องปฏิ�บ&ติ�การ + + + 4 MeV + + + 3.3 MeV + + + 17.6 MeV + + + 18.3 MeV ติ&วอย�างของปฏิ�ก�ร�ยาฟิ�วช&นที่��เก�ดข!1นบนดาวฤกษ� MeV + + + 5.5 MeV

เอกสารประกอบการสอนเร��องฟิ�ส�กส�น�วเคลี�ยร� เร�ยบเร�ยงโดยนายบ�ญเก�ด ยศร� �งเร�อง 26

+ + + 12.9 MeV + + + 4.9 MeV