sem3 fizik nuklear jawapan latihan
TRANSCRIPT
217
JAWAPAN LATIHAN
LATIHAN 1
1. Di sini m 103.5 11x .
11
34
103.52
1063.6
2
x
hp
124 ms kg 1099.1
Momentum yang dipunyai oleh elektron ini adalah kecil. Oleh itu, perlu
menggunakan tenaga kinetik klasik.
kg 109.12
)ms kg 1099.1(
2 31
21242
m
pTe
J 107.21 19
J/eV 101.6
J 1021.719-
-19
eV 56.13
Tenaga kinetik elektron dalam atom ialah 13.56 eV.
2. Momen magnet elektron atau Bohr magneton
e
Bm
eh
4
)JT(Am 10266.91011.94
1063.6106.1 1224
31
3419
Momen magnet proton atau nuklear magneton
p
Nm
eh
4
218
27
3419
10673.14
1063.6106.1
)JT(Am 1005.5 1227
Momen magnet neutron
n
nm
eh
4
)JT(Am 1004.510675.14
1063.6106.1 1227
27
3419
Nisbah B dengan N
18531005.5
10266.927
24
N
B
atau
NB 1853
Momen magnet nuklear yang diukur bernilai antara 0 hingga 5 N . Oleh itu, proton
dan neutron boleh terkandung dalam nukleus manakala elektron tidak boleh
terkandung dalam nukleus.
3. Prinsip ketakpastian Heisenberg
2
h
px
atau
2 x
hp
Diberi, mx 15100.52 dan h = 6.63 1034 J s
20
14
34
1005.1100.12
1063.6
p kg ms1
219
Daripada persamaan tenaga kerelatifan
42222 cmcpE e
Suatu elektron dengan momentum 1.05 1020 kg ms1 mempunyai tenaga kinetik
jauh lebih besar daripada tenaga rehatnya. Oleh itu, tenaga kinetik elektron
JpcTe )100.31005.1( 820
121015.3 J
eV 100.2106.1
1015.3 7
19
12
MeV 20
Tenaga kinetik yang dipunyai oleh elektron adalah sangat besar bagi
memungkinkannya berada di dalam nukleus.
Bagi proton (mp = 1.67 1027 kg), jumlah tenaga kerelatifan
42222 cmcpE p
4822728220 )100.3()1067.1()100.3()1005.1(
22106561.227
atau
J 100883.15 11E
eV 10943.0 106.1
100883.15 6
19
11
MeV 0.943
Jisim rehat proton ialah 938.3 MeV. Oleh itu tenaga kinetik proton
Tp = 943.0 938.3 = 4.7 MeV
Tenaga kinetik yang dipunyai oleh proton memungkinkannya terkandung dalam
nukleus.
220
4. Hipotesis proton-neutron menyatakan suatu unsur dengan nombor jisim A dan
nombor atom Z mengandungi Z proton dan (A Z) neutron yang terkandung di
dalam nukleus. Disamping itu, sebanyak Z elektron bergerak mengelilingi nukleus
bagi menjadikan suatu atom yang neutral.
Hukum Ketakpastian Heisenberg
Berdasarkan prinsip ketakpastian Heisenberg dan hukum tenaga kerelatifan dapat
dibuktikan bahawa tenaga yang dimiliki oleh neutron semasa berada di dalam
nukleus adalah hampir sama dengan tenaga yang dimiliki oleh proton kerana kedua-
dua zarah tersebut mempunyai jisim yang hampir sama. Perkara ini menunjukkan
neutron boleh terkandung di dalam nukleus.
Hukum keabadian momentum sudut
Neutron seperti juga proton mempunyai spin 1/2. Oleh itu, berdasarkan kandungan
nukleus seperti yang dinyatakan dalam hipotesis proton-neutron, jumlah spin bagi
nukleon-nukleon dalam nukleus adalah bernilai integer bagi nukleus dengan A-genap
dan bernilai setengah integer ganjil bagi nukleus dengan A-ganjil. Nilai ini sesuatu
dengan momentum sudut nukleus seperti yang dibincangkan dalam hipotesis proton-
neutron. Dengan itu, hukum keabadian momentum sudut dapat dipenuhi berdasarkan
kandungan nukleus mengikut hipotesis proton-neutron.
221
LATIHAN 2
1. Bagi nukleus C12, M(C12) = 12.00000 u, A(C12) = 12
Diberi, Mn = 1.008982 u, Mp = 1.007593 u dan Me = 5.48763 104 u
Pecahan padatan
A
ACMf
)( 12
Menggunakan C12 sebagai piawai, M(C12) = 12.000000 u
012
12000000.12
f
Cacat jisim
),( AZMZMNMZMm enp
Jisim elektron terlalu kecil berbanding dengan jisim proton dan neutron dan boleh
diabaikan.
),( AZMNMZMm np
00000.12008982.16007593.16
000000.1209945.12
u 09945.0
Tenaga pengikat nukleus
48.93109945.02 mcB MeV
MeV 636.92
2. (a) Susutan jisim ialah berbezaan antara jisim nukleus, M dengan nombor jisim,
A.
Cacat jisim ialah perbezaan antara jisim atom, W dengan jisim nukleus, M.
222
(b) Pecahan padatan
A
AMf
)Cu( 63
Diberi M(Cu63) = 62.929592 u, maka
63
6362.929592f
Isotop 29Cu63 mengandungi Z = 29 dan N = (63 29) = 34
Cacat jisim
),( AZMZMNMZMm enp
Jisim elektron terlalu kecil berbanding dengan jisim proton dan neutron dan
boleh diabaikan.
),( AZMNMZMm np
62.929592008982.1341.00759329
u 595993.0
Tenaga pengikat nukleus
48.931595993.02 mcB MeV
MeV 16.555
3. (a) Nombor jisim ialah jumlah bilangan proton dan neutron yang terkandung
dalam nukleus.
Jisim atom ialah jisim yang dikira berdasarkan bilangan proton, neutron dan
elektron yang terkandung dalam suatu atom.
Jisim nukleus ialah jisim suatu nukleus yang ditentukan melalui experimen.
223
(b) Graf pecahan padatan, f lawan A bagi nucleus stabil
i) Tiga pemerhatian yang diperolehi daripada graf di atas:
Pecahan padatan bernilai positif bagi unsur ringan dan unsur berat.
Bagi unsur pertengahan pecahan padatan bernilai negatif.
Pecahan padatan bagi unsur dengan A = 12 (C12) bernilai sifar
kerana C12 digunakan sebagai jisim rujukan.
ii) Pecahan padatan
A
AMf
)U( 238
Diberi M(U238) = 238.048608 u, maka
238
238238.048608f 2.042 104
Isotop 92U238 mengandungin Z = 92 dan N = (238 92) = 146
Cacat jisim
),( AZMZMNMZMm enp
Jisim elektron terlalu kecil berbanding dengan jisim proton dan neutron
dan boleh diabaikan.
),( AZMNMZMm np
0
100
240 12
10
No. jisim, A
f (104)
224
Tenaga pengikat nucleus
48.931) 238.048608008982.1146007593.192(2 mcB
48.93196132.1 MeV
MeV 9.1826
4. Cacat jisim ialah perbezaan jisim antara jisim suatu nukleus dengan jumlah jisim
proton dan neutron dalam nukleus.
Tenaga pengikat nukleus ialah tenaga yang diperlukan untuk mengikat nukleon
dalam nukleus.
Cacat jisim 13Al27
),()( AZmNmZmm np
99008.26)008982.114007593.113(
u 234377.0
Tenaga pengikat nukleus
48.931234377.02 mcB
MeV 218
5. Daya tarik menarik kegravitian antara dua jisim diberikan oleh persamaan
2
21
r
mmGF
dengan G = 6.67 1011 N m2 kg2 ialah pemalar kegravitian.
Bagi dua nukleon (proton – proton) dengan jisim masing-masing 1.675 1027 kg,
maka
225
215
22711
)100.5(
)10675.1(1067.6
F
N 107485.0 35
Tenaga kegravitian
r
mmGW 21
15
22711
100.5
)10675.1(1067.6
J5010743.3
eV1034.2106.1
10743.3 41
19
50
MeV1034.2 35
Tenaga kegravitian adalah sangat kecil dan tidak terlibat dalam ikatan antara proton-
proton dalam nukleus.
6. Daya tolakan Coulomb antara proto-proton dalam nukleus diberikan oleh persamaan
2
21
r
qkqFc
215
2199
)100.5(
)106.1(1099.8
N10205.9 2
Tenaga keupayaan elektrik antara proton-proton diberikan oleh persamaan
r
qkqU 21
15
2199
100.5
)106.1(1099.8
J10603.4 14
226
eV1088.2106.1
10603.4 5
19
14
MeV 288.0
Daya Coulomb adalah daya tolak menolak dan oleh itu ia bukan merupakan daya
yang megikat antara proton-proton dalam nukleus. Sebaliknya pula kehadiran daya
Coulomb akan mengurangkan tenaga ikatan nukleus.
7. Mengikut persamaan de Broglie
p
h
atau
hp
Tenaga pengikat antara nukleon-nukleon dalam nukleus
m
h
m
pT
2
22
22
)10675.1()100.5(2
)1063.6(27215
234
J105248.0 11
eV10328.01060.1
105248.0 8
19
11
MeV 8.32
8. (a) Daya berjulat pendek
Daya berjulat pendek ialah daya tarik menarik antara nukleon dalam nukleus
yang hanya boleh mengadakan saling tindak dengan nukleon yang
berhampiran. Setiap nukleon yang telah berpasangan dikatakan telah tepu.
227
(b) Daya nukleus tidak bersandar pada cas.
Daya nukleus tidak bersandar pada jenis saling tindak nukleon. Ini bererti daya
saling tindak antara p-p, p-n dan n-n adalah sama.
9. (a) Nukleus cermin ialah dua nukleus yang mempunyai nombor jisim yang sama
dengan bilangan proton nukleus pertama sama dengan bilangan neutron
nukleus kedua dan sebaliknya.
(b) Dalam nukleus H3 terdapat dua pasangan saling tindak (p-n) dan satu pasangan
saling tindak (n-n) manakala dalam nukleus He3 terdapat dua pasangan saling
tindak (p-n) dan satu pasang saling tindak (p-p). Oleh itu, tidak terdapat saling
tindak Coulomb antara p-p dalam nukleus H3. Sebaliknya pula bagi nukleus
He3, terdapat 1 pasangan saling tindak p-p dalam nukleus dan tenaga tolakan
Coulomb ini dapat dianggarkan dengan menggunakan persamaan
15
21992
102
)106.1(1099.8
r
kQEc
14105072.11 J
MeV 72.0eV 102.7106.1
105072.11 5
19
14
Tenaga Coulomb akan mengurangkan tenaga ikatan nukleus sebanyak 0.72
MeV. Jika tidak terdapat daya tolakan Coulomb dalam nukleus He3, tenaga
ikatannya hampir sama dengan tenaga ikatan bagi nukleus H3 iaitu (0.72 +
7.72) = 8.44 MeV.
228
LATIHAN 3
1. (a) Perbezaan antara proses musnahabisan dengan proses penghasilan pasangan
i) Dalam proses musnahabisan elektron dan positron bergabung
menghasilkan foton manakala dalam proses penghasilan pasangan, sinar-
bersaling tindak dengan jirim menghasilkan pasangan elektron positron.
(b) Perbezaan antara proses reputan positron dengan proses reputan negatron
i) Proses reputan positron menghasilkan neutrino manakala proses reputan
negatron menghasilkan anti-neutrino.
ii) Dalam reputan positron berlaku transformasi proton menjadi neutron
manakala dalam reputan negatron berlaku transformasi neutron menjadi
proton.
(c) Perbezaan antara proses penukaran dalam dengan proses Auger elektron.
i) Peroses penukaran dalam disebabkan oleh sinar- manakala proses Auger
elektron disebabkan olen sinar-X cirian.
ii) Proses penukaran dalam menghasilkan sianr-X cirian manakala proses
elektron Auger tidak menghasilkan sinar-X.
(d) PerbezaanProses tangkapan elektron dengan reputan negatron.
i) Proses tangkapan elektron menghasilkan neutrino bertenaga diskrit
manakala proses reputan negatron menghasilkan anti-neutrino dengan
tenaga selanjar.
229
ii) Dalam proses tangkapan elektron berlaku transformasi proton menjadi
neutron manakala dalam reputan negarton berlaku transformasi
neutronmenjadi proton.
2. (a) Perbezaan antara sinar- dengan sinar-X selanjar
i) Sinar- dihasilkan dari nukleus yang berada dalam keadaan teruja
manakala sinar-X selanjar dipancarkan oleh atom apabila zarah bercas
menghentam kepada suatu atom.
ii) Sirar- bertenaga diskrit manakala sinar-X selanjar bertenaga selanjar.
b) Perbezaan antara neutron dengan neutrino
i) neutron adalah zarah yang mempunyai jisim manakala neutrino
merupakan zarah tidak berjisim.
ii) neutron boleh bertindak balas dengan kebanyakan nukleus manakala
neutrino tidak boleh bertindak balas dengan sebarang nukleus.
c) Perbezaan antara zarah dengan elektron
i) Zarah dipancarkan oleh nukleus manakala elektron dipancarkan dari
orbit atom.
ii) Zarah mempunyai tenaga selanjar manakala elektron bertenaga diskrit.
d) Perbezaan antara neutrino dan sinar-
i) Neutrino adalah zarah tidak berjisim dengan spin ½ manakala sinar-
adalah gelombang elektronmagnet atau foton yang mempunyai spin sifar.
230
ii) Sinar- boleh bersaling tindak dengan jirim manakala neutrino tidak
mengalami sebarang saling tindak dengan jirim.
3. Hipotesis neutrino menyatakan selain zarah +, neutrino juga dipancarkan semasa
reputan positron.
Hukum Keabadian Tenaga
Spektrum zarah + adalah selanjar - bernilai dari 0 hingga E0. E0 ialah sebagai
tenaga titik hujung, iaitu tenaga maksimum zarah +. Bagi memenuhi hukum
keabadian tenaga, zarah + mestilah berkungsi tenaga dengan neutrino dalam
spektrum zarah +. Hukum keabadian tenaga telah pun dipenuhi pada tenaga titik
hujung E0, tanpa memerlukan sumbangan daripada tenaga yang dibawa oleh
neutrino. Dalam hal ini jika 0EE , maka 0E . Pada tenaga 0
E , semua
tenaga dimiliki oleh neutrino. Dalam julat 0 0 EE , zarah + berkungsi tenaga
dengan neutrino.
EEE 0
E0 = Emaks
Tenaga (MeV)
Keamatan
E = 0 E = E0 E0 = E + E
231
Hukum keabadian momentum sudut
Dengan kewujudan antineutrino, persamaan reputan - boleh ditulis sebagai
υβ Y X 1
A
Z
A
Z
Jika A bagi persamaan di atas ialah satu nombor genap, maka
integeratau 0X bagi A
ZI
dan
integer integerυβY bagi 2
1
2
1
1
A
ZI
Oleh yang demikian, hukum keabadian momentum sudut dipenuhi jika kewujudan
antineutrino diambil kira dalam proses reputan .
4. (a) Tindak balas nukleus yang berlaku bagi nucleus 13Al28
(i) Reputan negatron:
0
1
28
14
28
13 eSiAl
(ii) Reputan gama: γSiSi 28
14
28
14 (1.78 MeV)
(b) Skema reputan 13Al28
(c) Proses nuklear yang berlaku akibat proses reputan Al28
(i) Proses pertukaran dalam
- Akibat reputan sinar-
1.780 MeV
, 1.780 MeV
0
Al28
Si28
232
(ii) Proses pemancaran sinar-X cirian
- Akibat proses pertukaran dalam
(iii) Proses Auger electron
- Akibat proses pemancaran sinar-X cirian
5. (a) Tindak balas nukleus bagi 50Sn113
(i) Reputan negatron:
*131
49
0
1
113
50 IneSn
(ii) Reputan gama: γInIn 113
49
*113
49 (0.329 MeV)
(b) Skema reputan 50Sn113
c) Proses nuklear yang berlaku akibat reputan 50Sn113.
i) Proses pertukaran dalam
- Akibat reputan sinar-
ii) Proses pemancaran sinar-X cirian
- Akibat proses pertukaran dalam
- Akibat tangkapan electron
iii) Proses Auger electron
T.E
0.329 MeV
, 0.329 MeV
0
50Sn113
49In113
233
- Akibat proses pemancaran sinar-X cirian
6. (a) Tindak balas balas nukleus 48Cd109
(i) Tangkapan electron:
*109
47
0
1
109
48 AgeCd
(ii) Reputan gama: 109
47
*109
47 AgAg
(b) Skema reputan 48Cd109
(c) Proses nuklear yang berlaku akibat reputan 48Cd109
i) Proses pertukaran dalam
- Akibat reputan sinar-
ii) Proses pemancaran sinar-X cirian
- Akibat proses pertukaran dalam
- Akibat tangkapan electron
iii) Proses Auger electron
- Akibat proses pemancaran sinar-X cirian
T.E
8.7 MeV
, 8.7 MeV
0
48Cd109
47Ag109
234
7. Diberi skema reputan bagi isotope 35Br80
a) Persamaan tindak balas nukleus bagi reputan 35Br80
Reputan : 80
36
80
35 KrBr
*80
36
80
35 KrBr
Reputan : *80
36
*80
36 KrKr
Tangkapan elektron:
*80
34
0
1
80
35 SeBr e
Reputan +: *80
34
80
35 SeBr
b) Proses nuklear akibat reputan positron
i) Proses musnahabisan - akibat pemancaran electron
ii) Proses penukaran dalam – akibat pemancaran sinar daripada proses
musnahabisan
iii) Pemancaran sinar-X cirian – akibat proses penukaran dalam
iv) Proses Auger electron – akibat pemancaran sinar-X cirian
35Br80
36Kr80 34Se80
t1/2 = 18 minit
T.E
+
0.62 MeV
0
235
8. Diberi skema reputan bagi isotop 27Co60
a) Persamaan tindak balas nukleus bagi reputan 27Co60
Reputan : *60
28
60
27 NiCo
Reputan : 1
*60
28
*60
28 NiNi
2
60
28
*60
28 NiNi
b) Proses nuklear yang berlaku akibatan reputan 27Co6
i) Proses pertukaran dalam - akibat reputan sinar-
ii) Proses pemancaran sinar-X cirian - akibat proses pertukaran dalam
iii) Proses Auger electron - akibat proses pemancaran sinar-X cirian
c) Kehadiran antineutrino dalam reputan adalah untuk memenuhi hokum
keadabadian tenaga dan kebadaian meomentum sudut.
d) Kehadiran antineutrino tidak perlu dipertimbangkan dalam membina perisai
sinaran kerana antineutrino tidak mengadakan sebarang saling tindak dengan
jirim.
27Co60 (5.26 th)
2
1
28Ni60
2.507 MeV
1.332 MeV
0
236
9. Diberi skema reputan bagi isotope 11Na22
a) Persamaan tindak balas nucleus bagi reputan 11Na22
Tangkapan electron:
*22
10
0
1
22
11 NeeNa
Reputan +:
0
1
*22
10
22
11 eNeNa
0
1
22
10
22
11 eNeNa
Reputan : 22
10
*22
10 NeNe
b) Sinar- dengan tenaga 0.511 MeV juga dipancarkan akibat reputan isotop
tersebut hasil daripada proses musnahabisan. Dalam proses ini elektron dan
positron akan musnah dan dua foton akan dihasilkan yang bergerak dalam arah
yang berlawanan. Kedua-dua foton ini mempunyai tenaga masing-masing
0.511 MeV yang bersamaan dengan tenaga rehat elektron (m0c2) disebut tenaga
musnahabisan.
10. a) Apabila voltan bertambah
- Keamatan sinar-X selanjar bertambah
- min teranjak ke kiri
10Ne22
+, 90%
+, 0.05%
TE, 10%
1.274 MeV
0
11Na22
237
- Kedudukan garis cirian todak berubah
Apabila arus bertambah
- Keamatan sinar-X selanjar bertambah
- Kedudukan min tidak berubah (tenaga sinar-X tidak berubah)
- Kedudukan garis cirian todak berubah
b) Aras-aras tenaga dalam atom kromium adalah seperti berikut:
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 3d6
Aturan pilihan
1 n , 1 dan 1 ,0 J
Menurut aturan pilihan transisi electron yang dibenarkan adalah seperti berikut:
L K, n = 1, 2p(1/2) 2s(1/2), = 1 dan J = 0 garis K1
L K, n = 1, 2p(3/2) 2s(1/2), = 1 dan J = 1 garis K2
K
K
I
min
V2
V1
V2>V1
K
K
I
min
I2
I1
I2>I1
238
M K, n = 2, 3p(1/2) 1s(1/2), = 1 dan J = 0 garis K1
L K, n = 2, 3p(3/2) 1s(1/2), = 1 dan J = 1 garis K2
Rajah aras tenaga bagi unsur kromium
LATIHAN 4
1. (a) Mekanisme saling tindak zarah alfa.
Bilangan pasangan ion yang terbentuk akan bertambah mengikut jarak yang
dilaluinya sehingga ke satu nilai maksimum. Selepas jarak tersebut bilangan
pasangan ion akan berkurang dengan cepat. Pada keadaan awal semasa melalui
medium, zarah mempunyai tenaga yang tinggi untuk menghasilkan proses
Jarak dalam medium (cm)
Bil. ion
E1 E2
E2 > E1
1s(½)
3p(½)
2p(3/2)
2p(½)
2s(½)
3s(½)
3d(3/2)
3p(3/2)
K
LI
LII LIII
M1
MV
K1 K2
K1 K2
239
pengionan. Saling tindak zarah dengan atom-atom medium, menyebabkan
berlaku perpindahan tenaga dan akibatnya zarah akan kehilangan sebahagian
daripada tenaganya. Apabila halaju zarah berkurang ia akan mengambil masa
yang lebih lama untuk bersaling tindak dengan atom-atom medium. Dengan
itu, bilangan pasangan ion yang terbentuk akan bertambah. Zarah akan terus
kehilangan tenaganya dalam perjalanannya melalui medium. Apabila
tenaganya mencapai satu nilai tertentu, zarah akan menghasilkan bilangan
pasangan ion yang maksimum. Selepas tenaga tersebut, zarah tidak lagi
berkeupayaan untuk melakukan proses pengionan dan bilangan pasangan ion
yang terbentuk semakin berkurang. Akhirnya zarah akan menawan dua
elektron daripada atom medium menghasilkan atom helium yang neutral.
(b) Faktor yang mempengaruhi kuasa penghenti zarah alfa apabila bersaling tindak
dengan jirim:
Nombor atom bahan, Z penyerap
Halaju zarah alfa
(c) Ciri-ciri bahan yang sesuai sebagai perisai sinar-:
bahan yang yang mempunyai nombor atom yang kecil seperti bahan-bahan
plastik atau kepingan aluminium bagi mengelakkan proses bremstraglung.
mempunyai ketumpatan yang tinggi bagi mengurangkan ketebalan bahan
perisai.
240
2. (a) Julat zarah ialah ketebalan bahan yang diperlukan untuk menghentikan suatu
zarah dalam medium yang dilaluinya.
(b) Takrifan julat zarah:
Julat min: ditakrifkan sebagai ketebalan bahan penyerap yang akan
mengurangkan keamatan zarah kepada setengah keamatan asal.
Julat unjuran: ditakrifkan sebagai julat yang ditentukan melalui garis unjuran
graf pada paksi ketebalan.
(c) Plumbum merupakan pilihan terbaik untuk digunakan sebagai perisai sinar-
Mempunyai nombor atom yang tinggi yang mana keratan rentas
fotoelektrik adalah tinggi pada tenaga sinar- sehingga 0.5 MeV dan masih
mampu menyerap sinar- bertenaga tinggi melalui proses serakan Compton
dan penghasilan pasangan.
Plumbum mempunyai ketumpatan yang tinggi sehingga ketebalan bahan
perisai dapat dikurangkan.
3. (a)
) kos1(12
0
0
0
cm
h
hh
Tenaga maksimum electron sentakan berlaku apabila sudut serakan, =90
MeV 407.0
511.0
0.21
0.2
h
241
Tenaga maksimum elektron sentakan
MeV 593.1407.00.2
0max
hEe
b) Proses saling tindak lain yang mungkin berlaku ialah proses fotoelektrik dan
penghasilan pasangan.
4. (a) Proses fotoelektrik – sila rujuk pada Bahagian 4.4.1
(b) Faktor yang pempengahuri proses fotoelektrik:
- Kebarangkalian berlakunya proses fotoelektrik apabila tenaga foton
berkurang dan pada tenaga tinggi proses ini tidak memainkan peranan yang
penting.
- Proses fotoelektrik lebih cenderung berlaku pada bahan penyerap yang
mempunyai nombor atom yang tinggi.
- Proses ini lebih mudah berlaku apabila tenaga foton sedikit lebih tinggi
daripada tenaga ikatan elektron.
c) Proses nuklear yang berlaku berikutan proses fotoelektrik ialah proses
penghasilan sinar-X cirian dan proses elekktron Auger.
Proses Penghasilan sinar-X cirian - proses ini berlaku apabila terdapat
kekosongan elektron pada orbit K akibat proses fotoelektrik. Akibat
kesosongan ini electron-elektron yang berada di sebelah luar akan mengisi
koekosongan tersebut dan sinar-X ciriran akan dipancarakan.
242
Proses electron Auger - proses ini berlaku apabila sinar-X cirian yang
dipancarkaan menghentam elektron yang berada pada orbit paling luar.
5. a) Zarah alfa adalah zarah berat bercas dan oleh itu mempunyai kuasa penghenti
yang lebih besar berbanding zarah beta.
b) Persamaan Betha Block tidak dapat meramalkan kuasa penghenti zarah alfa
bertenaga rendah kerana pada tenaga ini berlaku proses penggabungan semula
antara zarah alfa dengan elektron atom penyerap. Dalam hal ini, zarah akan
menawan dua elektron daripada atom-atom medium dan menghasilkan gas
helium yang neutral. Dengan itu, zarah tidak lagi mampu untuk melakukan
proses pengionan.
d) Kuasa penghenti suatu zarah tidak bergantung pada jisim zarah, tetapi hanya
bergantung pada halaju zarah. Oleh itu, kuasa penghenti zarah dalam suatu
bahan penyerap dapat ditentukan secara bandingan antara satu zarah dengan
zarah yang lain.
Misalkan Ep ialah tenaga kinetik proton dan E ialah tenaga kinatik zarah .
Tenaga kinetik proton dan zarah a masing-masing diberi oleh persamaan
2
2
1 vmE PP dan
2
2
1 vmE PP
Oleh sebab m = 2mp, maka, PP EvmE 2 22
1 2 , maka kuasa penghenti
proton pada tenaga Ep adalah sama dengan kuasa penghenti zarah pada
tenaga PEE 2 .
243
Bagi suatu bahan penyerap, Persamaan Betha Block boleh ditulis dalam bentuk
lain seperti berikut:
2v
Zk
dx
dE
dengan
I
vmZ
m
Nek
2
0
0
4 2ln
4 adalah malar untuk satu bahan penyerap
tertentu. Oleh sebab tenaga kinetik zarah ialah 2
2
1mvE , maka jisim zarah
dapat dinyatakan oleh persamaan
dx
dE
kZ
E
v
Em
22
22
Berdasarkan Persamaan di atas, jisim suatu zarah dapat ditentukan jika nilai
kuasa penghenti, dE/dx, suatu zarah pada tenaga tertentu diketahui.
6. Sinar yang dipancarkan dalam reputan 27Co60 ialah sinar dan sinar gama
bertenaga 1.175 MeV dan 1.332 MeV. Perisai yang sesuai adalah seperti berikut:
Saling tindak zarah beta dengan jirim menghasilkan proses pengionan, serakan
Rutherford dan proses Bremstrahlung. Proses Bremstrahlung menghasilkan sinar-
X selanjar. Kebarangkalian penghasilan sinar-X selanjar adalah lebih berkesan
pada unsur yang mempunyai nombor atom yang tinggi. Oleh itu, untuk
Punca Co60
Plumbum Aluminium
244
mengurangkan proses ini digunakan unsur ringan sebagai perisai sinar beta. Pilihan
yang baik ialah aluminium.
Saling tindak sinar gama dengan jirim akan menghasilkan proses fotoelektrik,
serakan Compton dan penghasilan pasangan. Kebarangkalian ketiga-tiga proses ini
berkadar terus dengan nombor atom medium yang dilaluinya. Oleh itu, perisai
yang baik bagi sinar gama ialah unsur yang mempunyai nombor atom yang tinggi.
Pilihan yang sesuai ialah plumbum.
LATIHAN 5
1. Persamaan tindak balas N14(n,)B11
QHeBnN 41114
Tenaga ambang bagi tindak balas
)N(
)N(
14
14
M
MmQE n
th
Nilai-Q tindak balas
)He()B()N( 41114 mMMmQ n
003879.4012811.11007550.14008987.1 Q
000153.0 u
143.048.931000153.0 MeV
Tenaga ambang bagi tindak balas
)N(
)N(
14
14
M
MmQE n
th
245
007550.14
007550.14008987.1 143.0
153.0 MeV
2. H1 + H3 He3 + n + Q
Tenaga kinetik proton, Ex = 5.0 MeV
Tenaga kinetik neutron
vuuEy 2
dengan
kosyY
xyx
mM
Emmu
xY
xYxY
mM
mMEQMv
)(
Nilai-Q tindak balas
np MMMMQ )He()H( 33
np MMMM )He()H( 33
)00870.101603.3()01605.300728.1(
00143.0 u 332.148.93100143.0 MeV
kos(
yY
xyx
mM
Emmu
MeV
529.030 kos00870.101603.3
500870.100728.1( o
xY
xYxY
mM
mMEQMv
)(
246
00870.101603.3
)00728.101603.3(5)332.1(01603.3
497.1 MeV
Tenaga kinetik zarah hasil tindak balas (neutron)
vuuEy 2
497.1)529.0(529.0 2
862.1
365.1yE MeV
3. Lintasan bebas min
TT N
11
Jumlah keratan rentas mikroskopik
18.818.00.8 asT barn 241018.8 cm2
Ketumpatan atom Zr
2223
1029.422.91
10023.65.6
A
NN o
atom cm3
Lintasan bebas min Zr
85.21018.81029.4
112422
TN cm
4. Keratan rentas serapan makroskopik D2O
247
)OD()OD(
)OD()OD( 2
2
22 a
oa
A
N
)O()O()D()D()OD(
)OD(
2
2
aao
A
N
1101020210103720
10023.610.1 24524523
510114.3 cm1
Keratan rentas serakan makroskopik D2O
)OD()OD(
)OD()OD( 2
2
22 s
os
A
N
)O()O()D()D()OD(
)OD(
2
2
sso
A
N
396.01102.421076.720
10023.610.1 242423
396.0 cm1
5. Keratan rentas serapan makroskopik campuran
)C()C(
)C()C( a
o
aA
N
)OH()OH()OH(
)OH()U()U(
)U(
)U(22
2
2235235
235
235
ao
ao
A
N
A
N
)Al()Al()Al(
)Al(
a
o
A
N
0650.0235
002.01067810023.67.18)U()U(
)U(
)U( 2423235235
235
235
ao
A
N
0133.018
6.010664.010023.60.1)OH()OH(
)OH(
)OH( 2423
22
2
2
ao
A
N
248
0057.027
398.0235.010023.671.2)Al()Al(
)Al(
)Al( 23
ao
A
N
Keratan rentas makroskopik campuran
084.00057.00133.00650.0)C( a cm2
6. Tenaga neutron selepas mengalami perlanggaran tak kenyal
A
EE 4.6
Bagi C12, A = 12
13.412
0.54.64.6
A
EE MeV
Tenaga ambang bagi peralanggaran tak kenyal
1
1E
A
AEn
Tenaga pengujaan pertama bagi C12, E1 = 4.43 MeV
80.443.412
112
nE MeV
7. a) Ketumpatan atom litium
A
NN o
dengan
926.66074.07926.0 A
2223
1070.4926.6
10023.654.0
N atom cm3
249
b) Keratan rentas serapan makroskopik litium
)()()()()( 6677 LiLiNLiLiNLi aaa
Ketumpatan atom Li7
22227 10352.4926.01070.4)( LiN atom cm3
Ketumpatan atom Li6
22226 10348.0074.01070.4)Li( N atom cm3
24222422 1094010348.0102.610352.4)Li( a
541.3 cm1
LATIHAN 6
1. Na24, t1/2 = 14.8 jam dengan keaktifan 1 mCi
Pemalar reputan Na24
5
2/1
103.160608.14
693.02ln
t
s1
Daripada persamaan reputan asas
Ndt
dN
mCidt
dN 1 = 1 103 3.7 1010 penyepaian per saat
Oleh itu
1 103 3.7 1010 = 1.3 105 N
atau
12
5
7
10846.2103.1
107.3
N atom Na24
250
24 g Na24 mengandungi 6.023 x 1023 atom. Oleh itu jisim 2.846 x 1012 atom ialah
23
12
10023.6
2410846.2
1010133.1 g
2. Bilangan atom U234 berjisim 0.1 mg
17323
10574.2234
101.010023.6
N atom
Daripada persamaan reputan asas
Ndt
dN
4.32 10 6 = 2.574 1017
11
17
6
1068.110574.2
1032.4
s1
Bilangan atom Th230 berjisim 0.1 mg
17323
10619.2230
101.010023.6
N atom
Daripada persamaan reputan asas
Ndt
dN
1117 1068.110619.2 dt
dN
61040.4 penyepaian s1
119.0107.3
1040.47
6
mCi
251
3. (a) Pemalar reputan K40 (2% K40 dalam K)
15
7
2/1
10690.1606024365103.1
693.02ln
t
s1
(b) Bilangan zarah beta per saat yang dipancarkan oleh 1 g K40
40 g K40 mengandungi 6.023 1023 atom. Oleh itu 1 g K40 mengandungi
N 2223
1051.140
10023.6
atom
Daripada persamaan reputan asas
Ndt
dN
2215 1051.110690.1
dt
dN
71055.2 penyepaian per saat
(c) Bilangan zarah beta per saat yang dipancarkan oleh 1 g kalium
Dalam K mengandungi 2% K40. Oleh itu 1 g K mengandungi 0.02 g K40 dan
0.02 g K40 mengandungi
20
23
1001.302.040
10023.6
atom
Daripada persamaan reputan asas
Ndt
dN
2015 1001.310690.1
dt
dN
51009.5 penyepaian per saat
252
4. (a) Jumlah pemalar reputan
5
2/1
1050.160608.12
693.02ln
t
s1
Pemalar reputan bagi reputan
65 1002.61050.15
2 s1
Pemalar reputan bagi tangkapan elektron
65 1002.61050.15
2 TE s1
Pemalar reputan bagi reputan +
65 1001.31050.15
1 s1
b) Setengah hayat spara bagi reputan
62/1
1002.6
693.02ln
t
jam 32 s 1015.1 5
c) Daripada persamaan reputan asas
Ndt
dN
N 67 1002.6107.3
12
6
7
1015.61002.6
107.3
N atom
64 g Cu64 mengandungi 6.023 1023 atom. Oleh itu jisim Cu64 yang mengandungi
6.15 1012 atom ialah
253
10
23
12
1053.610023.6
1015.6
g
5. Po210, = 8.4 x 108 s1
a) Setengah hayat Po210
6
82/1 1025.8104.8
693.0693.0
t s = 95.5 hari
b) 1 Ci = 3.7 1010 penyepaian per saat
Daripada persamaan reputan asas
Ndt
dN
N 810 104.8107.3
17
8
10
1040.4104.8
107.3
N atom
210 g Po210 mengandungi 6.023 1023 atom. Oleh itu jisim171040.4 atom
Po210 ialah
4
23
17
10536.121010023.6
1040.4
g
c) Daripada persamaan
)exp(0 tAA
)6060245104.8exp( 1 8 Ci
964.0 Ci
254
6. Persamaan siri reputan radioaktif
(a) Kadar perubahan atom B,
BA BAdt
dB
Tetapi t
AoAAeAA
t
AoBAeAB
dt
dB
atau
t
Ao
t
B
t ABBB eAeBedt
dB )(
t
Ao
t
AB
B
eAdt
Bed )()(
dteABet
Ao
t ABB
)(
CeABet
o
AB
At ABB
)(
tt
o
AB
A BA CeeAB
Pada masa t = 0, A = Ao dan B = 0, maka
CAo
AB
A
0
o
AB
A AC
Oleh itu, bilangan nukleus B pada masa t ialah
t
o
AB
At
o
AB
A BA eAeAB
atau
B A C A B
stabil
255
)(tt
o
AB
A BA eeAB
Maka keaktifan atom B pada masa t ialah
)(tt
Bo
AB
AB
BA eeAB
(b) Bilangan nukleus C pada masa t
BAAC 0
t
o
AB
At
o
AB
At
oBAA eAeAeAA
0
)(1(0
tt
AB
At BAA eeeA
(c) Graf keaktifan lawan masa bagi nukleus A, B dan C
(d) Keaktifan nukleus B pada masa t diberi oleh persamaan
)1()( t
AB
BAB
ABeAB
Keaktifan nukleus B akan mencapai maksimum, tm apabila dB/dt = 0. Oleh itu,
pada masa t = tm
masa, t
Keaktifan
A0A AA
CC
BB
256
0)(0
mBmA tt
AB
A eeAdt
d
dt
dB
0 mBmA t
B
t
A ee
atau
mBmA t
B
t
A ee
A
B
t
t
mB
mA
e
e
A
BtmABe
)(
A
BmAB t
ln)(
atau
)(
)/ln(
AB
ABmt
Jika AA t/2ln dan BB t/2ln , maka dalam sebutan setengah hayat tm
boleh ditulis sebagai
)/2(ln)/2(ln
)/2/(ln)/2(lnln
AB
ABm
tt
ttt
atau
)/1/1(2ln
)/ln(
AB
BAm
tt
ttt
(e) Aktiviti maksimum nukleus B berlaku pada masa tm (keseimbangan unggul).
mAt
oAB eAAB
(f) Syarat kesiembangan radioakatif beralaku:
Keseimbangan unggul: Berlaku pada masa t = tm
257
Keseimbangan seketika:
(i) Berlaku pada masa tA > tB atau A < B
(ii) Berlaku pada masa BA
AB
tt
tt
Keseimbangan sekular:
(i) Berlaku pada masa tA >> tB atau A << B
(ii) Berlaku pada masa Btt
(g) Keaktifan nucleus B semasa berlaku keseimbangan
Keseimbangan unggul: Keaktifan nukleus B: mAt
oAB eAAB
Keseimbangan seketika:
Keaktifan nukleus B diberikan oleh persamaan
)(tt
Bo
AB
AB
BA eeAB
Tetapi t
oAeAA
atau
t
oAAeA
, maka
)(tt
B
t
AB
AB
BAA eeAeB
)1(tt
AB
B BA eAe
Jika A > B keaktifan nukleus ditulis sebagai
)1()( t
AB
BAB
ABeAB
Dalam sebutan setengah hayat, nisbah keaktifan nukleus anak berbanding
dengan nukleus induk diberi oleh persamaan
258
t
t
tt
BA
A
A
BB
A
BA
ett
t
A
B
)(
1
Pada masa t >> )/( BAAB ttt , maka sebutan
t
t
ttB
A
BA
e
)(
0. maka
malar
BA
A
A
B
tt
t
A
B
Keseimbangan sekular:
Rujuk kembali Persamaan
)1()( t
AB
BAB
ABeAB
Jika tA >> tB atau A << B, maka
)1(t
A
B BeA
B
Persamaan (6.45) menunjukkan keaktifan nukleus anak meningkat secara
eksponen mengikut masa dan hanya bergantung pada pemalar reputan nukleus
anak.
Pada masa t >> tB Persamaan diatas dapat ditulis sebagai
1A
B
A
B
atau
AB AB
(h) Graf keaktifan lawan masa semasa berlaku keseimbangan radioaktif:
Keseimbangan unggul
259
Keseimbangan seketika:
Keseimbangan sekular:
7. Siri reputan Th227 diberikan oleh persamaan
227Th 223Ra
219Rn
masa, t
Keaktifan
A0A AA
BB
tm
Kesimbangan
unggul
masa, t
Keaktifan
A0A
AA
BB
masa, t
Keaktifan
A0A
AA
BB
t1/2=18.2 h t1/2=11.7 h
260
a) Masa keaktifan Ra223 bernilai maksimum
)(
)/ln(
AB
ABmt
Pemalar reputan Th227: 21081.32.18
2ln A h1
Pemalar reputan Th227: 21092.5
7.11
2ln B h1
9.2010)81.392.5(
)1081.3/1092.5ln(2
22
mt h
b) Nisbah keaktifan Ra223 berbanding Th227 diberikan oleh persamaan
tA
BAB
AB
B
A
B )(exp1)(
Pada masa t = 1 bulan = 30 hari
3010)81.392.5(exp110)81.392.5(
1092.5 2
2
2
A
B
A
B
316.1
c) Jika dianggap tA tB 14.95 hari, maka
mt
Min hayat, 57.21693.0
95.14
2ln
1 2/1 t
h
57.21mt h
261
8. Siri reputan Ra226 diberikan oleh persamaan
226Ra 226Fr 226Rn
a) Dalam kes ini, tA >> tB atau A << B. Oleh itu, berlaku keseimbangan sekular.
Daripada persamaan
tA
BAB
AB
B
A
B )(exp1)(
Jika A << B, maka
)exp(1 tA
BB
A
B
Pemalar reputan Ra226,
60602482.3
693.02ln
A
Bt
61010.2 s─1
Pada masa t = 1 tahun, nisbah keaktifan nukleus A dengan B ialah
1)60602436511010.2exp(1 6
A
B
A
B
b) Apabila berlaku keseimbangan sekular 1A
B
A
B
atau
AB AB
Oleh itu, keseimbangan sekular telah berlaku pada masa t = 1 tahun
9. Persamaan siri reputan radioaktif
210Bi 210Po
t1/2=1622 th t1/2=3.82 h
t1/2=5.01 h t1/2=138.4 h
262
Pemalar reputan Bi210: 138.001.5
693.02ln
A
At
h1
Pemalar reputan Po210: 005.04.138
693.02ln
A
Bt
h1
Masa Po210 mencapai maksimum
)(
)/ln(
AB
ABmt
946.24)138.0005.0(
)138.0/005.0ln(
mt h
Keaktifan maksimum Po210 berlaku pada masa tm
mAB
AB
B
A
B tA
B)(exp1
)(
946.24)138.0005.0(exp1)138.0005.0(
005.0
1
Oleh keaktifan Po210
mAt
oAAB eAAB
)946.24138.0exp(10138.0 mCi
044.0 mCi
10. Persamaan siri reputan radioaktif
A B C
Pemalar reputan A: 139.05
693.02ln
A
At
j─1
Pemalar reputan B: 058.012
693.02ln
B
Bt
j─1
tA=5 j tB= 12 j
263
a) Keaktifan atom A selepas 1 jam
)exp( 0 tAA AAA
)1139.0exp(139.0101 6
610121.0 penyepaian j1
b) Bilangan atom B selepas 1 jam
tA
BAB
AB
B
A
B )(1exp)(
0604.01)139.0058.0(exp1)139.0058.0(
058.0
Keaktifan atom B selepas 1 jam
AB AB 0604.0
66 100073.010121.00604.0 BB penyepaian j1
c) Keaktifan atom C selepas 1 jam
AAAoC BAAC
666 100073.010121.0139.0101
6100107.0 penyepaian j1
d) Keaktifan atom B mencapai maksimum pada masa tm
)(
)/ln(
AB
ABmt
)139.0058.0(
)139.0/058.0ln(10.79 j
264
e) Keaktifan maksimum atom B pada masa tm
1A
B
A
B
mAt
AoAB eAAB
)79.10139.0exp(139.0101 6
6100310.0 penyepaian j1
11. (a) Daripada persamaan
)(tt
Bo
AB
AB
BA eeAB
Dalam kes ini, tB >> tA atau B << A, maka
)1(t
BoBAeAB
(b) Keaktifan Cs135 selepas t = 5.0 102 tahun
)exp(1 tAB ABoB
Pemalar reputan Xe135:
51009.260602.9
693.02ln
A
At
s1
Pemalar reputan Xe135:
13
61020.8
606024365106.2
693.02ln
B
Bt
s1
)exp(1 tAB ABoB
)1058.11009.2exp(11020.8100.3 661312
963.01020.8100.3 1312
3.2 Bq
265
LATIHAN 7
1. a) Bagi nukleus dengan A ganjil, FJSE ditulis sebagai ( = 0)
3/2)(),( AaAaMZAZMAZM svnp
A
ZAa
A
Za ac
2
3/1
2 )2(
dengan av, as, ac dan aa masing-masing dalam unit u.
Isobar yang paling stabil mempunyai B maksimum. Oleh itu M bernilai
minimum.
0malar
AZ
M
A
ZAa
A
ZaMM
Z
Macnp
)2(420 0
3/1
0
atau
A
ZAa
A
ZaMM acpn
)2(42 0
3/1
0
Nisbah pemalar tenaga ketaksimetrian terhadap pemalar tenaga Coulomb
pn
c
aMM
ZA
A
ZA
AZ
a
a
(
)2(22
1
00
3/2
0
Nilai purata aa/ac bagi nukleus 75As33 hingga 209Bi83 ialah 32 1.
Nilai Z0
3/20)/(1
4)(1
2 Aaa
aMMAZ
ac
apn
266
Masukkan nilai Mn, Mp, aa dan ac diperolehi
3/20
0155.098.1 A
AZ
b) Daripada Persamaan
3/20)/(1
4)(1
2 Aaa
aMMAZ
ac
apn
Jika A = 2Z, maka N Z0 = A 2Z0.
3/2
3/2
0)4/(1
4)()4/(2
Aaac
aMMAaaAZA
a
apnac
Dengan menggantikan nilai-nilai Mn, Mp, aa dan ac,
3/2
3/2
00078.01
01303.00078.0(2
A
AAZA
atau
3/2
3/23/5
00078.01
/32.110078.02
A
AAZA
Bagi nukleus dengan A = 60 hingga 210,
3/5
0 0060.02 AZA
c) Daripada persamaan
3/200155.098.1 A
AZ
Bagi A =27
267
74.12)27(0155.098.1
273/20
Z
Bagi A = 64
73.28)64(0155.098.1
643/20
Z
Bagi A = 125
80.52)125(0155.098.1
1253/20
Z
Bagi A = 216
1.85)216(0155.098.1
2163/20
Z
d) Jadualkan A, Z0 dan (A-2Z0)
A Z0 (A-2Z0)
27 13 1
64 28 8
125 53 19
216 85 46
Daripada jadual diatas didapati nilai (A 2Z0) bertambah dengan bertambahnya
A. Ini menunjukkan bagi nukleus stabil bilangan lebihan neutron berbanding
dengan proton bertambah dengan bertambahnya nombor jisim suatu nukleus.
2. Tenaga ikatan terakhir neutron diberi oleh persamaan
),()1,( AZBAZBSn
268
Bagi Pb207 (A ganjil =0)
207
)822207(
)207(
)82()207()207(),(
2
3/1
23/2
acsV aaaaAZB
0.10633.6769.4547.2918
5.724 MeV
4/32
3/1
23/2
206
)822207(
)206(
)82()206()206()1,(
AaaaaaAZB pacsV
3.191.10684.6774.4536.2904
0.725 MeV
Tenaga ikatan terakhir neutron
5.05.7240.725 nS MeV
3. Tindak balas (d, )
4
2
2
1
2
1 HeYHX A
Z
A
Z
Nilai-Q tindak balas
dBAZBBAZBdQ ),()2,1(),(
),()2,1( AZBAZBBB d
Bagi nukleus dengan A genap, (Z genap-N genap)
0)2(
))1(22(
)2(
)1()2()2()2,1(
2
3/1
23/2
A
ZAa
A
ZaAaAaAZB acsv
4/32
3/1
23/2
)(
))(2(
)(
)()()(),(
Aa
A
ZAa
A
ZaAaAaAZB pacsv
Dengan menolakkan kedua-dua persamaan di atas diperolehi
3/23/2 )2(2)αd,( AAaaBBQ svd
269
4/32
3/1
2
3/1
2
)2(
)2(2
)2(
)1(4
Aa
AA
ZAa
A
Z
A
Za pac
Nilai-Q bagi tindak balas 12Mg25(d, )11Na23
Nilai-Q bagi A-ganjil
3/23/2 )2(2)αd,( AAaaBBQ svd
4/32
3/1
2
3/1
2
)2(
)2(2
)2(
)1(4
Aa
AA
ZAa
A
Z
A
Za pac
3/23/2 )23(250.13)1.14(223.229.28
4/32
3/1
2
3/1
2
525.33)23(25
)2425(20.119
)23(
)11(
25
12595.04
= 4772 MeV
4. Nilai-Q tindak balas
)Fe()Fe( 5455 BBQ
MeV 25.46255
)5255(0.119
)55(
)26(595.0)55(0.13)55(1.14)Fe(
2
3/1
23/255
B
MeV 44.4635.33
54
)5254(0.119
)54(
)26(595.0)54(0.13)54(1.14)Fe(
4/3
2
3/1
23/254
AB
MeV 19.1
44.46325.462
Q
5. Nombor atom isobar paling stabil
20 Z
dengan
270
MeV80.76u08244.0)(4 pna MMa
)4/41(
44 3/2
3/1
ca
aca
aa
A
A
a
A
a
A
a )
797.4127.067.4)102(
595.0
102
11943/1
787.42
8.76
20
Z 43.99 = 44
6. Q 1
0
96
36
141
58
1
0
239
94 n3KrCenPu
)Pu()Kr()Ce( 23996141 BBBQ
239
)188239(0.119
)239(
)94(595.0)239(0.13)239(1.14)Pu(
2
3/1
23/2239
B
0.727 MeV
141
)116141(0.119
)239(
)58(595.0)141(0.13)141(1.14)Ce(
2
3/1
23/2141
B
6.1062 MeV
4/3
2
3/1
23/296
)96(
5.33
96
)7296(0.119
)96(
)36(595.0)96(0.13)96(1.14)Kr(
B
7.199 MeV
MeV 3.5350.7277.1996.1062 Q
271
7. (a) MeV 039.0 Rh β Ru 106
45
106
44
Bagi nukleus (genap-genap)
2)(221
0 ZZQ
maka
2)44(2039.021
0 Z
2)892039.0 0 Z (i)
MeV .533 Pd β Rh 106
46
106
45
Bagi nukleus (ganjil-ganjil)
2)(221
0 ZZQ
maka
2)45(253.321
0 Z
291253.3 0 Z (ii)
MeV .972Pdβ A 10646
10647 g
Daripada persamaan
2)(221
0 ZZQ
maka
2)47(297.221
0 Z
229397.2 0 Z (iii)
Pers. (ii) Pers. (i)
272
42491.3 (iv)
Pers. (ii) Pers. (iii)
4250.6 (v)
Pers. (v) Pers. (iv)
009.34
7523.0
Daripada Pers. (iv)
4)7523.0(2491.3
9956.44
2489.1
Gantikan nilai dan kedalam Pers. (i)
)2489.1(2)7523.0(89)7523.0(2039.0 0 Z
4915.695046.1 0 Z
4619.460 Z
(b) Graf jisim, M(Z, A) lawan nombor atom, Z
44 45 46 47
M(Z,A)
Z
Z0
-
- +
273
8. Nilai-Q (dalam MeV) bagi tindak balas 13
7
13
6 Nn)(p,C .
Formula jisim semi-empirik bagi nukleus dengan A ganjil
A
Z)(A.
A
Z. A. A . B
/
/2
31
232 2
0204000064001400150
Nilai Q tindak balas 13
7
13 Nnp,C )(6 diberi oleh persamaan
)()N( 1313 CBBQ
A
ZA.
/A
Z. /A. A .Q
2))1(2(02040
31
2)1(0006403201400150
A
Z)(A.
A
Z. A. A .
/
/2
31
232 2
0204000064001400150
A
ZA.
A
Z.Q
/
2
31
2 ))1(2(02040
)1(000640
A
Z)(A.
A
Z.
/
2
31
2 202040000640
13
1
13
10204.0
13
7
13
600064.0
3/1
2
3/1
2
Q
31054.3 u
30.348.9311054.3 3 MeV
9. Th
233
91
233
90 βPaTh Q
Pa
233
92
233
91 βUPa Q
274
(a) Graf M(Z, A) lawan Z
(b) Bagi nukleus dengan A ganjil nilai-Q bagi transisi Z Z + 1 diberi oleh
persamaan
)(221
0 ZZQ
Isobar paling stabil ialah U233, Z0 = 92
Th233: 3)9092(221
Th Q
Pa233: )9192(221
PaQ
33
Pa
Th
Q
Q
Pa233 U233
Te233
91 90 92 94 93 Z
M(Z,A)
Z0