Matura z fizyki

Matura z fizyki: Fizyka jądrowa

Budowa jądra, rozpady alfa/beta/gamma, prawo rozpadu, czas połowiczny, deficyt masy, energia wiązania, reakcje jądrowe.

⚓ Kurs maturalny

Jak fizyka jądrowa pojawia się na maturze?

Fizyka jądrowa to wdzięczny dział maturalny - zadania są schematyczne i policzalne. Najczęściej obliczasz, ile substancji pozostało po danym czasie (prawo rozpadu) albo bilansujesz reakcję jądrową (zachowanie A i Z). W zadaniach o energii wiązania liczysz deficyt masy i mnożysz przez \( c^2 \).

Poziom: podstawowy i rozszerzony.

Typowe zadania maturalne

Typ zadania z fizyki jądrowej
Obliczanie liczby (lub masy) jąder pozostałych po danej liczbie okresów połowicznych.
Uzupełnianie równania reakcji jądrowej z zachowaniem A i Z.
Obliczanie energii wiązania jądra z deficytu masy.
Wyznaczanie czasu połowicznego rozpadu z danych pomiarowych.

Strategia na egzaminie

  • Sprawdzaj, czy czas t jest wielokrotnością T₁/₂ - wtedy wystarczy kolejno dzielić przez 2.
  • W reakcjach jądrowych zawsze bilansuj osobno sumę liczb masowych i sumę liczb atomowych po obu stronach.
  • Energię wiązania możesz liczyć szybciej, korzystając z faktu, że 1 u odpowiada 931,5 MeV.

Najważniejsze wzory

Prawo rozpadu
$$N = N_0\left(\tfrac{1}{2}\right)^{t/T_{1/2}}$$
Liczba jąder pozostałych po czasie t.
Postać wykładnicza rozpadu
$$N = N_0 e^{-\lambda t}$$
Wykładnicza zależność liczby jąder od czasu.
Stała rozpadu
$$\lambda = \frac{\ln 2}{T_{1/2}}$$
Związek stałej rozpadu z czasem połowicznego zaniku.
Aktywność
$$A = \lambda N$$
Liczba rozpadów na sekundę (w bekerelach).
Deficyt masy
$$\Delta m = Z m_p + N m_n - m_j$$
Różnica między sumą mas nukleonów a masą jądra.
Energia wiązania
$$E_w = \Delta m\cdot c^2$$
Energia odpowiadająca deficytowi masy.
Liczba neutronów
$$N = A - Z$$
Liczba neutronów w jądrze.
Energia reakcji
$$E = \Delta m\cdot c^2$$
Energia uwolniona przy ubytku masy w reakcji jądrowej.
Liczba okresów połowicznych
$$n = \frac{t}{T_{1/2}}$$
Liczba czasów połowicznego zaniku w czasie t.

Najczęściej zadawane pytania

Jak szybko obliczyć, ile substancji zostało po kilku okresach połowicznych?

Dziel masę początkową przez 2 tyle razy, ile okresów minęło. Po n okresach zostaje (1/2)ⁿ początkowej ilości.

Jak bilansować reakcję jądrową?

Suma liczb masowych A musi być równa po obu stronach, podobnie suma liczb atomowych Z. Z tych dwóch warunków wyznaczasz nieznaną cząstkę.

Ile MeV odpowiada 1 u deficytu masy?

1 u odpowiada energii około 931,5 MeV. Ta wartość znacznie przyspiesza obliczanie energii wiązania w zadaniach maturalnych.

Potrzebujesz pomocy z fizyką?

Dołącz do kursu online albo umów indywidualne korepetycje. Tłumaczymy fizykę prosto — krok po kroku, aż zrozumiesz.

👨‍🏫 Zobacz korepetycje 📚 Przejdź do kursu

Zobacz również

Teoria i wzory Fizyka jądrowa — teoria Definicje, prawa i wzory z fizyki jądrowej. Zadania Zadania z fizyki jądrowej Rozwiązania krok po kroku. Powiązany dział Fizyka atomowa i kwantowa Przejdź do teorii fizyki atomowej i kwantowej. Powiązany dział Szczególna teoria względności Przejdź do teorii teorii względności. Powiązany dział Praca, moc, energia Przejdź do teorii pracy, mocy i energii.