ใบความรู้: กัมมันตภาพรังสีและครึ่งชีวิต

วิชา: วิทยาศาสตร์กายภาพ (ม.5) | ครู: _________________ | ชื่อ: _________________ | เลขที่: _____ | ชั้น: _____

🔬 กัมมันตภาพรังสี (Radioactivity)

กัมมันตภาพรังสี คือ ปรากฏการณ์ที่นิวเคลียสของอะตอมไม่เสถียรสลายตัวเองโดยปลดปล่อยพลังงานและอนุภาคออกมา

ประเภทของรังสี

สมการการสลายตัว

การสลายอัลฟา: ₉₂U²³⁸ → ₉₀Th²³⁴ + ₂He⁴ + พลังงาน

การสลายบีตา: ₆C¹⁴ → ₇N¹⁴ + ₋₁e⁰ + พลังงาน

⏰ ครึ่งชีวิต (Half-life)

ครึ่งชีวิต (t₁/₂) หมายถึง เวลาที่ใช้ให้นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีสลายตัวไปครึ่งหนึ่งของจำนวนเริ่มต้น

สูตรการคำนวณ

N(t) = N₀ × (1/2)^(t/t₁/₂)

โดยที่:

• N(t) = จำนวนนิวเคลียสที่เหลือ ณ เวลา t
• N₀ = จำนวนนิวเคลียสเริ่มต้น
• t = เวลาที่ผ่านไป
• t₁/₂ = ครึ่งชีวิต

ตัวอย่างครึ่งชีวิต

• คาร์บอน-14: 5,730 ปี (ใช้หาอายุของซากดึกดำบรรพ์)
• โคบอลต์-60: 5.3 ปี (ใช้ในการแพทย์)
• ยูเรเนียม-238: 4.5 พันล้านปี

📊 กราฟการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี

จำนวนนิวเคลียส
    ↑
N₀  |●
    |  ●
N₀/2|    ●
    |      ●
N₀/4|        ●
    |          ●
N₀/8|            ●
    |              ●
    +──────────────────────→ เวลา
    0   t₁/₂  2t₁/₂  3t₁/₂

🧮 ตัวอย่างการคำนวณ

โจทย์: มีสารกัมมันตรังสี 80 กรัม มีครึ่งชีวิต 10 วัน จะเหลือเท่าไหร่หลังจากผ่านไป 30 วัน?

วิธีทำ:

• N₀ = 80 กรัม
• t₁/₂ = 10 วัน
• t = 30 วัน
• N(30) = 80 × (1/2)^(30/10) = 80 × (1/2)³ = 80 × 1/8 = 10 กรัม

🔍 การประยุกต์ใช้

การแพทย์

• การรักษา: ใช้รังสีแกมมาฆ่าเซลล์มะเร็ง
• การวินิจฉัย: ใช้สารกัมมันตรังสีติดตามการทำงานของอวัยวะ

อุตสาหกรรม

• ตรวจสอบความหนา: วัดความหนาของแผ่นโลหะ
• ตรวจสอบรอยร้าว: หาข้อบกพร่องในโครงสร้าง

โบราณคดี

• คาร์บอนเดติง: หาอายุของซากดึกดำบรรพ์และโบราณวัตถุ

⚠️ ความปลอดภัยและผลกระทบ

ข้อควรระวัง

• ระยะไกล: อยู่ห่างจากแหล่งกัมมันตรังสี
• เวลา: ลดเวลาสัมผัสให้น้อยที่สุด
• การป้องกัน: ใช้วัสดุป้องกันที่เหมาะสม

ผลกระทบต่อสุขภาพ

• ทำลายเซลล์และเนื้อเยื่อ
• เพิ่มความเสี่ยงของโรคมะเร็ง
• ส่งผลต่อพันธุกรรม

หมายเหตุ: ใช้ความรู้นี้เพื่อการศึกษาและเข้าใจปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ควรใช้ประโยชน์จากกัมมันตภาพรังสีอย่างปลอดภัยและเหมาะสม