Soalan-soalan

1. (a)Zarah Elektron
    (b)Zarah Neutron
    (c)Zarah Proton
    Berdasarkan ketiga-tiga zarah di atas,sila nyatakan manakah satu zarah bercas negatif?
    Berdasarkan ketiga-tiga zarah di atas,sila nyatakan manakah satu zarah bercas positif?
    Berdasarkan ketiga-tiga zarah di atas,sila nyatakan manakah satu zarah adalah neutral?

2.

Berdasarkan unsur x di atas,
(a) Sila nyatakan nombor atom atau nombor proton.
(b) Sila nyatakan nombor nukleon.
(c) Sila nyatakan bilangan nuutron.

Berdasarkan unsur y di atas,

(a) Sila nyatakan nombor atom atau nombor proton.
(b) Sila nyatakan nombor nukleon.
(c) Sila nyatakan bilangan nuutron.

3(a)

  (b)

  (c)

  (d)

Yang manakah satu simbol di atas merupakan simbol antarabangsa bagi bahan radioaktif?

4.Sila pilih alat yang paling sesuai untuk mengesan zaraf alfa di bawah.

(a) Elektroskop bercas

(b) Filem atau plat fotograf

(c) Tiub G-M

(d) Kebuk Awan

(e) Pembilang Bunga Api

5. Sila menyatakan dua proses tenaga nuklear.

Proses Penghasilan Tenaga Nuklear

1.Pembelahan Nukleus

-Pembelahan nukleus ialah satu tindak balas di mana satu nukleus yang berjisim besar dipecahkan kepada dua atau lebih nukleus baru yang lebih ringan tetapi dengan jisim yang hampir sama.

-Apabila proses ini berlaku, terdapat penyusutan dalam jisim dan jisim yang telah hilang itu telah berubah kepada tenaga yang besar.
-Gambar di bawah merupakan proses pembelahan nukleus,

 -Apabila satu nukleus dibedil oleh satu neutron,satu nukleus baru yang tidak stabil akan terhasil.

-Pembelahan nucleus terus berlaku supaya menghasilkan nukleus yang lebih stabil.

-Nukleus-nukleus yang lebih ringan serta neutron yang baru akan terhasil.

-Jisim yang telah hilang berubah kepada tenaga dalam bentuk haba mengikut persamaan Eistein,E = mc².

-Contoh persamaan pembelahan nukleus bagi Uranium,

2.       Pelakuran Nukleus

-Pelakuran nukleus berlaku apabila dua atom yang ringan bercantum untuk membentuk satu atom yang lebih besar disertai dengan pembebasan tenaga yang besar.

-Pelakuran hanya akan berlaku pada keadaan suhu yang amat tinggi.

-Pelakuran nukleus merupakan dasar untuk membuat bom hydrogen.

-Tenaga haba yang telah dibekalkan daripada matahari merupakan haba yang dibebaskan akibat proses pelakuran nukleus yang berlaku di permukaan matahari. Permukaan matahari mengandungi banyak gas hydrogen serta suhu yang sangat tinggi amat sesuai untuk tindak balas ini berlaku.

 Contoh Pelakuran nucleus:

Contoh persamaan pelakuran nukleus bagi deuturium,

Tenaga Nuklear

2.  Tenaga Nuklear

-Dalam sesuatu tindak balas nuklear atau reputan radioaktif, didapati jumlah jisim pecahan yang terhasil sentiasa kurang daripada jisim nukleus asal.

-Kehilangan atau penyusutan jisim ini telah berubah menjadi tenaga. Banyak tenaga dalam bentuk haba telah dibebaskan semasa tindak balas nuklear atau pereputan berlaku.

-Prinsip Keabadian Jisim-Tenaga Einstein menyatakan bahawa Jisim dan tenaga boleh saling bertukar antara satu sama lain.

-Hubungan antara jisim dengan tenaga telah dirumuskan dalam persamaan Einstein:

E = mc²

Dengan E = jumlah tenaga yang dibebaskan akibat penyusutan jisim(dalam unit joule)

             m = jisim yang telah menyusut(dalam unit kg)

              c = halaju cahaya(dalam unit ms^-1)

Unit Jisim Atom

-Jisim satu atom adalah sangat kecil dan sukar dikeluarkan dalam unit ukuran jisim biasa seperti gram atau kilogram.

-Maka, satu unit yang menggunakan perbandingan di antara jisim atom lain dengan jisim satu atom karbon-12 telah diperkenalkan.

-Isotop karbon-12 digunakan sebagai rujukan kerana ia terkandung dalam banyak sebatian yang dijumpai di Bumi.

-Unit untuk mengukuran jisim atom ini dinamakan unit jisim atom atau u.j.a.

-Jisim satu atom karbon-12 ditetapkan sebagai 12 u.j.a.

-Satu u.j.a ditakrifkan sebagai jisim yang sama dengan 1/12 daripada jisim atom karbon-12 ,iaitu:

1 u.j.a = 1/12 jisim satu atom isotop karbon-12

1 u.j.a = 21.66 x 10^-27 kg

-Daripada takrifan unit jisim atom di atas,

(a) Jisim satu proton,m_p = 1.0078 u.j.a

(b) Jisim satu neutron,m_n = 1.0087 u.j.a

Kebuk Awan

Gambar bagi kebuk awan,

                  -Alat ini mengesan ketiga-tia jenis sinaran radioaktif degan memperlihatkan lintasan yang dilaluinya    

                   dalam kebuk palstik.

-Sebuah kebuk awan resapan terdiri daripada sebuah kotak palstik lut cahaya berbentuk silinder yang mempunyai dua bahagian.

-Kedua-dua bahagian dipisahkan oleh satu dasar yang diperbuat daripada plat logam hitam.

Cara berfungsi:

-Apabila sinaran radioaktif melalui ruang di bahagian atas, ia mengionkan molekul-molekul udara di sepanjang lintasannya,

-Wap yang tepu lampau mengkondensasi pada ion-ion itu untuk membentuk titisan-titisan air yang halus dan kelihatan sebagai runut-runut putih.

-Cahaya disinarkan di sisi kebuk itu supaya runut-runut putih itu dapat diperhatikan.

-Jadual di bawah menunjukkan jenis-jenis runut yang diperhatikan melalui kebuk awan.

Ciri-ciri runut:

(a)zarah beta – kurang padat dan tidak lurus

(b)zarah alfa – padat dan lurus

(c) sinar gama – pendek dan berselerak

Penerangan:

(a)    Zarah beta- Kuasa pengionan yang sederhana menyebabkan runut kelihatan kurang padat.Jisim yang kecil menyebabkan ia dipesongkan oleh molekul-molekul udara dalam lintasannya dan kelihatan tidak lurus.

(b)   Zarah alfa – Kuasa pengionan yang tinggi menghasilkan banyak pasangan ion, maka runut kelihatan padat.Jisim zarah alfa yang besar menyebabkan ia tidak terpesong oleh molekul udara dalam lintasannya,maka kelihatan lurus.

(c)    Sinar gama – Kuasa pengionan yang sangat rendah menhasilkan sedikit pasangan ion menyebabkan runut kelihatan pendek dan berselerak.Sinar gama tidakmempunyai jisim.

Tiub Geiger-Muller(Tiub G-M)

-Alat ini dapat mengesan zaraf alfa, zaraf beta dan sinar gama bergatung pada ketebalan tingkap mika yang digunakan kerana kuasa penebusan sinaran yang berbeza.

-Tiub G-M terdiri daripada satu tiub aluminium yang dindingnya bertindak sebagai katod dan satu dawai tungsten halus di ruang tengah tiub bertindak sebagai anod.

-Gas neon pada tekanan rendah diisi dalam tiub berkenan.

-Pada bahagian hadapan tiub adalah satu tingkap mika yang nipis.

-Anod disambungkan kepada punca positif manakala katod disambungkan kepada punca negatif satu beza keupayaan tinggi~450 V.

-Output tiub G-M disambungkan kepada sebuah meter kadar atau sebuah pembilang.

Cara berfungsi:

-Apabila satyu sinaran radioaktif memasuki tiub G-M, sinaran itu mengionkan molekul-molekul gas neon di dalamnya.

-Ion-ion positif dipecutkan ke katod manakala ion-ion negatif dipecutkan kea nod.

-Perlanggaran ion-ion dengan atom-atom neon yang lain menyebabkan pengionan sekunder berlaku.

-Pergerakan ion-ion ke elektrod masing-masing menghasilkan satu deyutan arus yang kecil.

-Denyutan ini akan diperkuatkan oleh satu amplifier dan kemudian dibilang oleh sebuah pembilang.Pembilang itu merekodkan bilangan denyutan arus dalam satu selang masa tertentu.

-Bilangan ini menunjukkan bilangan sinaran radioaktif yang memasuki tiub G-M itu.

-Didapati pembilang itu juga menunjukkan satu bacaan walaupun tiada sumber radioaktif berhampiran dengannya.

-Ini adalah disebabkan oleh sinaran latar belakang yang dihasilkan oleh bahan radioaktif semula jadi dalam Bumi dan alam sekitar dan sinar kosmetik dari matahari.

-Kesan sinaran latar belakang ini mestilah diambil kira dan pembetulan mesti dibuat ke atas bacaan yang diambil daripada pembilang.

-Cara mengira kadar pembilangan sinaran sebenar:

Kadar pembilangan sinaran sebenar = Kadar pembilangan dengan sumber –  

                                                                     Kadar pembilang tanpa sumber

Berikutlah gambar Tiub G-M.

Gambar dekat bagi Tiub G-M,

Pembilang Bunga Api

-Alat ini hanya sesuai untuk mengesan sinaran radioaktif yang mempunyai kuasa pengionan yang tinggi seperti zarah alfa.

-Alat ini terdiri daripada satu kasa dawai dan seutas dawai halus tidak bertebat.

-Kasa dawai dan dawai halus itu dipisahkan pada jarak lebih kurang 2 mm.

-Satu voltan lampau tinggi(VLT)disambungkan merentasi kasa dawai dan dawai halus itu.Punca negatif disambungkan kepada kasa dawai dan punca positif disambungkan kepada dawai halus.

Cara fungsi:

-Beza keupayaan VLT ditambahkan sehingga bunga api mula terhasil merentasi ruang di antara kasa dawai dengan dawai halus.

-Kemudian beza keupayaan VLT dikurangkan sehingga bunga api berhenti terhasil.

-Apabila sumber alfa dibawa mendekati kasa dawai, bunga api dilihat dan bunyi percikan didengar.

-Ini adalah kerana zaraf alfa mengionkan molekul-molekul udara di ruang antara kasa dawai dengan dawai halus.

-Ion positif dan ion negatif akan tertarik dengan cepat kepada elektrod masing-masing yang bertentangan cas.

-Pengionan sekunder berlaku apabila ion-ion tadi berlanggar dengan molekul-molekul udara yang lain.Maka bunga api terhasil.

-Bilangan bunga api yang merentasi ruang itu memberikan satu sukatan keamatan sinaran itu.

-Kejadian bunga api itu tidak berlaku pada sela masa yang sekata menunjukkan bahawa pengeluaran sinaran radioaktif adalah satu proses rawak.

Berikutlah gambar rajah pembilang bunga api.

Elektroskop Bercas

1.       Elektroskop bercas

-Alat ini paling sesuai untuk mengesan zarah alfa kerana kuasa pengionan yang tinggi berbanding dengan zarah beta dan sinar gama.

-Apabila satu sumber alfa dibawa berdekatan dengan plat logam sebuah elektroskop yang bercas positif, didapati pencapahan daun emas akan berkurangan sehingga sifar.

-Ini adalah kerana zarah alfa mengionkan molekul-molekul udara di sepanjang lintasannya dan menghasilkan pasangan ion.

-Ion-ion negatif akan tertarik kepada plat logam elektroskop yang bercas positif itu dan menyahcaskannnya.

-Akibatnya,daun emas menguncup.

Rajah berikut menunjukkan elektroskop bercas

 
-Gambar berikut pula menunjukkan pencapahan dan pengucupan daun emas.

Filem atau Plat fotograf

1.       Filem atau plat fotograh

-Cara ini boleh mengesan ketiga-tiga jenis sinaran radioaktif.

-Argentum bromida yang peka kepada cahaya dan sinaran radioaktif disalutkan pada permukaan plat fotograf.

-Unsur argentum akan menghitamkan plat fotograf apabila sinaran radioaktif menerusinya.

-Darjah kehitaman plat fotograf bergantung pada keamatan sinaran yang dipancarkan.

-Plat fotograf digunakan sebagai lencana khas yang dipakai oleh pekerja semasa mengendalikan bahan radioaktif di makmal dan reactor nuklear kerana alat ini boleh menunjukkan dos sinaran yang terdedah kepada seseorang pekerja.

-Kelemahan plat fotograf sebagai alat pengesanan ialah filem itu perlu diproseskan terlebih dahulu sebelum kita boleh menentukan kehadiran sesuatu sumber radioaktif.

Rajah berikut merupakan filem atau plat fotograf

Perbandingan

1.      1.Kuasa penembusan antara zaraf alfa, zarah beta dan sinar gama.

(a)    Zaraf alfa dapat dihentikan oleh sehelai kertas.

(b)   Zaraf beta dapat dihentikan oleh kepingan aluminium yang tebalnya lebih kurang 7 mm.

(c)    Sinar gama hanya dapat dihentikan oleh kepingan plumbun yang mempunyai ketebalan kira-kira 10 cm.

-Rajah berikut menunjukkan perbandingan kuasa penembusan

1.    2.Kesan medan magnet terhadap zarah alfa, zarah beta dan sinar gama

(a)    Zarah alfa dan zarah beta dipesongkan pada arah yang bertentangan menunjukkan bahawa zarah alfa dan zarah beta masing-masing mempunyai cas yang bertentangan.

(b)   Zarah beta menunjukkan pesongan yang lebih besar daripada zarah alfa kerana jisim zarah beta adalah lebih kecil daripada jisim zarah alfa.

(c)    Sinar gama tidak dipesongkan kerana sinar ini tidak mempunyai cas.

-Rajah menunjukkan perbandingan pesongan antara zarah alfa, zarah beta dan sinar gama yang

berada dalam medan magnet.

1.     3.Kesan medan elektrik terhadap zarah alfa, zarah beta dan sinar gama

(a)    Zarah alfa dipesongkan ke plat negatif membuktikannya bercas positif manakala zarah beta yang terpesong ke plat positif menunjukkannya bercas negatif.

(b)   Sinar gama yang tidak dipesongkan membuktikannya berkeadaan neutral, iaitu tidak bercas.

(c)    Zarah beta mengalami pesongan yang paling besar disebabkan jisimnya paling kecil.

-Rajah berikut menunjukkan perbandingan pesongan sinaran oleh kesan medan elektrik

Ciri-ciri Sinaran Radioaktif

No.	Ciri-ciri	Zarah alfa(α)	Zarah beta(β)	Sinar gama(γ)
1.	Sifat semula jadi	Nukleus helium (2 proton dan 2 neutron)	Elektron	Sinaran electromagnet
2.	Simbol	He atau α	e atau β	γ
3.	Cas	Positif	Negatif	Tidak bercas
4.	Kuasa pengionan	Menghasilkan banyak ion udara(paling tinggi)	Bilangan ion yang terhasil kurang daripada zarah- α (sederhana)	Bilangan ion kurang daripada zarah- α dan zarah- β (paling lemah)
5.	Halaju	~0.1 c	~0.3 c – 0.9 c	Halaju cahaja,c

Keradioaktifan

1.       Keradioaktifan ialah proses di mana satu nucleus yang tidak stabil mereput dan mengeluarkan sinaran-sinaran radioaktifan secara spontan dan rawak supaya membentuk nukleus baru yang lebih stabil.Gambar di atas merupakan proses pereputan radioaktif.

2.       Unsur yang atomnya mempunyai nucleus yang tidak stabil dikenali sebagai unsur radioaktif.Simbol antarabangsa bagi bahan radioaktif.

3.   Berikutlah simbol bagi bahan radioaktif.

              4.       Sinaran-sinaran yang dikeluarkan daripada unsur radioaktif dikenali sebagai 

                    sinaran radioaktif.

  5.       Terdapat tiga jenis sinaran radioaktif yang dikelurkan.iaitu

a.       sinaran(zarah)alfa

b.      sinaran(zarah)beta

c.       sinaran gama

Nombor Atom dan Nombor Jisim

1.     - Simbol bagi satu unsur X biasanya ditulis seperti rajah di atas.                                                                                

  Z  -Z ialah nombor atom atau nombor proton yang ditakrifkan sebagai bilangan proton di dalam nukleus atom.

2.       -Bagi satu atom yang neutral,bilangan proton adalah sama dengan bilangan elektron.

3.       -A ialah nombor jisim atau nombor nukleon yang mewakili jumlah bilangan proton dan neutron di dalam nukleus atom itu.

4.      - Bilangan neutron dalam satu atom,N boleh dicari dengan persamaan berikut:

 N = A – Z

Atom

1.      - Setiap atom terdiri daripada satu nukleus kecil yang bercas positif dan elektron-elektron yang bercas negatif beredar mengelilingi nuckleus itu dalam orbit elips sperti yang ditunjukkan dalam gambar rajah atas.

2.      - Kebanyakan kawasan di antara nukleus dengan elektron ialah ruang kosong.

3.       -Hampir semua jisim satu atom tertumpu di dalam nukleusnya.

4.       -Terdapat tiga zarah asas di dalam satu atom,iaitu proton,neutron dan elektron.

5.       -Proton ialah satu zarah kecil yang bercas positif.

6.       -Neutron mempunyai jisim yang hampir sama dengan jisim proton tetapi neutron adalah neutral,iaitu tidak mempunyai cas.

7.       -Kedua-dua proton dan neutron berada di dalam nukleus atom dan dikenali sebagai nukleon.

8.       -Elektron ialah zarah kecil yang bercas negatif.

9.       -Jisim satu electron adalh kira-kira 1 per 1840 daripada jisim satu proton.

10  .   Nilai cas satu electron ialah -1.6 x 10^-19 C manakala nilai cas satu proton ialah +1.6 x 10^-19 C.

Keluarga Curie

                                                                   Pierre Curie

                                                                   Marie Curie

Keluarga Curie, Pierre dan Marie Curie, berkonsentrasi pada penelitian dan studi radioaktivitas. Fenomena radioaktivitas yang ditemui oleh Henry Becquerel telah menarik perhatian Marie, dan mereka membuat keputusan untuk mempelajari sejenis mineral bernama pitchblende, iaitu sesuatu mineral radioaktif yang tersusun dari mineral uranium. Pitchblende merupakan mineral dengan aktivitas atom yang sangat tinggi. Pierre Curie kemudian mengikut Marie melakukan penelitian dan membantu dalam penelitian Marie. Penelitian mereka akhirnya menghasilkan suatu elemen baru yang belum pernah ditemui sebelumnya iaitu polonium dan radium. Sementara Pierre berkonsentrasi pada penelitian fisika dari radiasi-radiasi baru, Marie terus berusaha untuk mencari cara mendapatkan radium murni dalam bentuk logam. Pada tahun 1903, hasil penelitiannya memberinya gelar doktor dan bersama Pierre memperoleh medali Davy dari Royal Society. Pada tahun yang sama, Marie mendapat hadiah Nobel bersama Becquerel dalam bidang fisika atas penemuan radioaktif.

Pada tahun 1897 keluarga ini dikurniai anak perempuan pertama mereka yang mereka beri nama Irene. Anak kedua kedua mereka lahir pada tahun 1904 dan mereka menamakan anak kedua mereka Eve. Kelahiran anak kedua mereka tidak mengganggu intensivitas kerja ilmiah keluarga ini. Pada tahun 1900 Marie ditunjuk sebagai dosen pengajar di Ecole Normale Superieure sekolah khusus perempuan. Disini ia memperkenalkan metode mengajar berdasarkan  demonstrasi eksperimen.

Pierre menolak kedudukan yang cukup tinggi di Universitas Jenewa untuk terus bekerja bersama dengan Marie. Kemudian Pierre menerima jawatan pengajar dan professor di Universitas Paris. Pada tahun 1903 Pierre meninggal dunia kerana kecelekaan pada saat beliau sedang berjalan pulang dari tempat kerjanya.

Kematian mendadak suaminya merupakan pukulan berat bagi Marie dan anak-anaknya. Pukulan tersebut sekaligus menjadi titik penentu dalam kerjanya. Beliau mengabdikan diri sendiri untuk menyelesaikan penelitian ilmiahnya yang telah mereka kerjakan. Pada tahun 1906 beliau bekerja sebagai professor di Universiti Paris,mengantikan kerja suaminya yang dahulu.Pada tahun 1911beliau menerima hadiah nobel dalam bidang kimia, untuk keberhasilannya dalam isolasi radium murni.

Pada tahun 1914 Irene Curie, anak perempuan kepada Marie, menjadi pembantu ibunya di Institut du Radium Universiti Paris. Selama perang Dunia I berlku, Marie dengan dibantu oleh Irene,mencurahkan segala perhatiannya pada pengembangan pemanfaatan X-radiography. Pada tahun 1918, Institut Radium menjadi pusat penelitian fisika nuklear dan kimia. Marie juga berjaya mendirikan Yayasan Curie di Paris dan pendirian Institut Radium di Warsawa dimana adiknya Bronia menyandang jawatannya sebagai direktur.

Marie meninggal pada tahun 1934 kerana terserang leukimia akibat reaksi radiasi radioaktif dalam tubuhnya. Pengabdian Marie pada ilmu pengetahuan dan pendidikan yang beliau berikan pada anak-anaknya telah membuat lompatan dalam sejarah ilmu pengetahuan dunia. Beliau telah memelopori, membuka jalan bagi penemuan lain dan meletakkan dasar-dasar ilmu yang terus berkembang seiring dengan berjalannya waktu.

Antoine Henri Becquerel

Antoine Henri Becquerel

Henri Becquerel dilahirkan dalam sebuah keluarga saintis. Datuknya telah membuat sumbangan penting dalam bidang kimia listrik.Bapanya telah menyiasat fenomena pendarfluor dan pendar. Di samping mempelajari cara Wilhelm Roentgen menemui  X ray dari pendafluor,Becquerel menggunakan sumber bahan pendarfluor yang sedia ada untuk meneruskan siasatannya tentang sinaran  misteri ini.
Becquerel memilih  Potassium Unranyl Sulfate, K2UO2 (SO 4)2 sebagai bahan untuk menjalankan kajiannya.Beliau membiarkannya terdedah kepada cahaya matahari dan meletakkannya di atas plat fotografi yang dibalut dalam kertas hitam.Imej kristal uranium telah dijumpai di atas plat.Ini telah menyababkan Becquerel percaya bahawa uranium telah menyerap tenaga matahari dan ia memancar sinar X pada kemudiannya.

Pada 26 dan 27 Februari,beliau merancang untuk membuat kajian terhadap kajiannya tetapi disebabkan cauca yang mendung,beliau  telah menangguhkan kerjanya dan meletakkan plat yang diliputi uranium itu  di dalam laci. Pada 1 Mac,pada mulannya beliau percaya bahawa  imej yang samar akan dijumpai di atas plat fotografi tetapi apa yang  mengejutkanya ialah imej yang jelas telah terhasil di atas plat. Ini bermakna bahawa uranium  yang meliputi plat tersebut telah memancarkan sinaran tanpa menyerap sumber tenaga luar seperti matahari. Becquerel telah menemui keradioaktifan iaitu pancaran radiasi yang spontan dapat dihasilkan oleh sesuatu  bahan.

Kemudian, Becquerel menunjukkan bahawa radiasi yang dipancarkan oleh uranium berkongsi ciri-ciri sinar X yang tertentu,tetapi apakah yang membezakannya dengan sinar X ialah ia boleh dipesongkan oleh medan magnet.Oleh itu di dalmnya mesti mengandungi zarah bercas.Bagi penemuan radioaktif, Becquerel telah dianugerahi Hadiah Nobel 1903 bagi fizik.

Tokoh-tokoh

Antoine Henri Becquerel

Tarikh Lahir: 15 December 1852, Paris, France

Tarikh meninggal dunia: 25 August 1908, France

Sebab penerimaan hadiah Nobel: "penemuan keradioaktifan spontan

Bidang: Nuklear Fizik