Keradioaktifan

(a) Pengertian

Proses penyusutan nukleus radioatif yang tidak stabil secara spontan dan rawak diikuti dengan pembebasan sinaran radioaktif.

(b) Sumber -sumber radioaktif

1. Sumber semulajadi iaitu daripada sinaran kosmik cahaya matahari atau batu batan yang terdapat di dalam tanah.

2. Radioisotop

(c) Ciri-ciri Sinaran Radioaktif

Sifat semulajadi:

Sinar ( :Nukleus helium 4 He

2

Sinar ( :Elektron berhalaju tinggi

0 e

-1

Sinar ( :Gelombang elektromagnet

Halaju :

Sinar ( :10% halaju cahaya

Sinar ( : 90% halaju cahaya

Sinar ( : 100% halaju cahaya

Kuasa Pengionan:

Sinar ( :Paling tinggi

Sinar ( : Sederhana

Sinar ( : Paling lemah

Kuasa Penembusan:

Sinar ( :Paling lemah

Sinar ( : Sederhana

Sinar ( : Paling tinggi

Pesongan oleh medan elektrik :

Sinar ( :dipesongkan ke arah plat negatif

Sinar ( :dipesongkan ke arah plat positif

Sinar ( : tidak dipesongkan

Saiz pesongan ( > saiz pesongan (kerana jisim ( < jisim (Pesongan oleh medan magnet:

Sinar ( :dipesongkan

Sinar ( :dipesongkan

Sinar ( : tidak dipesongkan

Arah pesongan menggunakan Hukum Tangan Kiri Fleming

Saiz pesongan ( > saiz pesongan (kerana jisim ( < jisim (Julat pergerakan di udara:

Sinar ( :hanya beberapa cm

Sinar ( :hanya beberapa m

Sinar ( : tiada had

(d) Alat-alat Pengesan Sinaran radioaktif

1. Filem fotograf

2. Elektroskop kerajang emas bercas

3. Pembilang bunga api

4. Tiub Geiger Muller (G.M)

5. Kebuk Awan

6. Kebuk Pengionan

7. Pembilang Sintilasi

(i)Kebolehan alat-alat Pengesan

Alat PengesanKebolehan alat pengesan

AlfaBetaGama

Filem fotografBolehBolehBoleh

ElektroskopBolehBolehTidak

P.Bunga apiBolehTidakTidak

Kebuk AwanBolehBolehBoleh

Kebuk PengionanBolehBolehTidak

P.SintilasiBolehBolehBoleh

(ii)Filem Fotograf

Apabila sumber radioaktif diletakkan di atas filem fotograf didapati kesan-kesan kehitaman terbentuk pada filem fotogaraf yang telah diproses.

Ini disebabkan filem fotograf disalut dengan argentum bromida peka keapada sinaran radioaktif. Darjah kehitaman bergantung kepada kuasa penembusan sinaran.

Jenis sinaranSinar AlfaSinar

BetaSinar Gama

Darjah kehitamanrendahsederhanaTinggi

Elektroskop Kerajang Emas Bercas

Apabila satu sumber radioaktif dibawa berhampiran ceper logam sebuah elektroskop kerajang emas bercas,capahan kerajang emas akan berkurangan disebabkan pendiscasan berlaku.

Sinara radioaktif mengionkan molekul-molekul udara di sekitarnya .

Ion-ion positif dan ion-ion negatif terhasil.

Ion-ion tersebut akan memdiscaskan cas-cas yang berlawanan tanda dengannya pada elektroskop.

Akibatnya kerajang emas akan menguncup.

Sekiranya eksperimen dilakukan dalam vakum,pendiscasan tidak berlaku kerana tidak ada molekul udara.

Kadar pendiscasan bergantung kepada kuasa pengionan.

Jenis sinaranSinar

alfaSinar

betaSinar gama

Kesan PendiscasantinggisederhanaTidak mendiscas

(iii)Pembilang Bunga Api

Hidupkan VLT

Tambahkan voltan VLT sehingga bunga api terjadi di antara kasa dawai dan dawai halus.

Kemudian turunkan semula voltan VLT sehinga bunga api berhenti.

Letakkan sumber radioaktif berhampiran kasa dawai.

Didapati bunga api terjadi dan dapat didengar.

Bunga api terjadi secara rawak dan berterusan.

Ini disebabkan sinaran radioaktif mengionkan udara di antara kasa dawai dan dawai halus.

Ion-ion positif dan ion-ion negatif terhasil.

Ion-ion positif akan tertarik ke kasa dawai manakala ion-ion negatif tertarik ke ke dawai halus dengan halaju yang sangat tinggi.

Perlanggaran ion-ion dengan molekul udara yang lain menghasilkan pengionan sekunder dan seterusnya bunga api terjadi.

Bilangan bunga api menunjukkan keamatan sinaran yang dipancarkan.

Bunga api terjadi secara rawak kerana sinaran radioaktif dipancarkan secara rawak.

Bunga api yang terjadi adalah secara berterusan kerana ion-ion yang terhasil mengionkan lagi molekul-molekul udara yang lain.

Jenis sinaranSinar

alfaSinar

betaSinar gama

Bunga apiterjadiTidak terjadiTidak terjadi

(iv)Tiub Geiger-Muller (Tiub G.M.)

Apabila VLT dihidupkan dan sinaran radioaktif masuk ke tiub GM ,pembilang akan merekod bacaan .

Ini disebabkan sinaran radioaktif mengionkan gas argon.

Ion positif akan bergerak ke katod manakala ion negatif akan bergerak ke anod dengan halaju tinggi. Suatu impuls arus elektrik yang kecil terhasil.

Impuls arus ini akan diperkuatkan oleh amplifier.

Pembilang seterusnya akan merekod bacan dengan unit bilangan sesat @ bilangan seminit.

Cara merekod bacaan adalah seperti berikut:-

Bacaan sebenar = ( bacaan apabila diletak sumber radioaktif ) - ( bacaan latar belakang )

Jenis sinaranSinar

alfaSinar

betaSinar gama

Sumber di letak di hadapan tingkap mikaTiada bacaanAda bacaanAda bacaan

Sumber diletak pada dinding logamTiada bacaanTiada bacaanAda bacaan

(v)Kebuk Awan

Gosokkan terlebih dahulu tudung perspeks dengan kain lembut untuk membersihkan kebuk daripada ion-ion yang tidak dikehendakki.

Letakkan sumber radioaktif di dalam kebuk.

Didapati titisan air berbentuk runut putih terhasil di atas plat logam hitam.

Ini disebabkan sinaran radioaktif mengionkan molekul-molekul udara di sepanjang lintasan sinaran .

Wap alkohol yang lampau tepu akan terkondensasi di atas ion-ion menghasilkan runut putih.

Pepejal CO2 digunakan untuk menyejukkan bahagian atas dasar logam supaya menjadi wap alkohol yang lampau tepu.

Span digunakan untuk menekan CO2 supaya bersentuhan dengan palt logam hitam.

Baji digunakan supaya kebuk awan dalam keadaan mendatar dan dengan itu perolakan udara tidak berlaku,kerana perolakan udara akan menganggu pembentukan runut.

Runut tidak sama panjang kerana setiap sinaran mempunyai julat tenaga yang berlaianan.

Bilangan runut mewakili bilangan sinaran.

Sekiranya terdapat cabang di hujung runut bermakna sinaran mungkin berlanggar dengan

atom- atam gas yang lain.

(vi)Kebuk Pengionan

Hidupkan bekalan a.t supaya terdapat beza keupayaan antara rod logam dan dinding logam.

Taburkan radioaktif.

Didapati miliammeter merekod bacaan.

Ini disebabkan apabila sinaran radioaktif memasukki kebuk ,pengionan udara berlaku.

Arus yang kecil terhasil antara dinding logam dan rod logam.

Arus yang kecil dikuatkan oleh amplifier dan penunjuk miliammeter terpesong.

Arus yang dihasilkan berubah secara langsung dengan keamatan sinaran radioaktif.

Jenis sinaranSinar

alfaSinar

betaSinar gama

Arus dihasilkantinggisederhanatiada

(vii)Pembilang Sintilasi

Apabila sumber radioaktif diletakkan dalam kotak plumbum ,pembilang akan mencatatkan bilangan sintilasi yang berlaku.

Ini disebabkan tenaga sinaran radioaktif yang menghentam skrin pendarflour bertukar menjadi cetusan cahaya.

Proses perubahan tenaga sinaran menjadi tenaga cahaya dinamakan sintilasi.

Sintilasi juga boleh diperhatikan oleh pemerhati melalui kanta.

Jenis sinaranSinar

alfaSinar

betaSinar gama

Kadar Sintilasirendahsederhanatinggi

(e)Bahaya-bahaya Sinaran radioaktif

1 Boleh menyebabkan maut jika terkena dos yang tinggi

2 Menyebabkan kanser atau leukimia

3 Menyebabkan mandul

4 Menyebabkan mutasi gen

5 Menyebabkan kulit terbakar atau buta

6 Menyebabkan kecacatan bayi yang lahir

(f)Langkah-langkah keselamatan semasa mengendalikan bahan radioaktif

1 Semasa memindahkan bahan radioaktif gunakan penyepit atau kawalan jarak jauh

2 Memakai jubah makmal , sarung tangan ,cermin mata dan basuh tangan selepas menggunakan bahan radioaktif

3 Bila tidak digunakan simpan dalam kotak plumbum.

4 Sisa-sia radioaktif disimpan atau ditanam di tempat yang telah dikhaskan.

5 Menggunakan pelbagai jenis alat pengesan untuk mengesan jika menerima dos sinaran yang melebihi had keselamatan.

(g)Radioisotop dan kegunaan-kegunaannya.

Radioisotop ialah isotop radioaktif yang tak stabil.

Radioisotop bagi suatu unsur ialah atom-atom mempunyai nombor atom yang sama tetapi nombor jisim berlainan.Radioisotop buatan dapat dibuat dengan membedil nukleus dengan zarah alfa,proton atau neutron pada halaju tinggi.

Radioisotop digunakan dalam bidang perindustrian, perubatan, pertanian dan penyelidikan.

Perindustrian:

1 Mengesan kebocoran paip dalam tanah.

Radioisotop yang mempunyai separuh hayat pendek dimasukkan ke dalam paip bersama-sama air,gas atau minyak.Tiub G.M. digerakkan sepanjang permukaan tanah di sepanjang paip.Kawasan yang bocor akan memberi bacaan yang tinggi.

2 Mengesan ketebalan bahan yang dikeluarkan daripada kilang.Sumber radioaktif mengeluarkan sinar beta diletak di sebelah atas bahan dan tiub G.M. diletak di bahagian bawah.Di tempat bacaan yang tinggi merupakan kawasan yang mempunyai ketebalan yang berkurangan.

Perubatan:

1 Radioterapi : Sinar gama daripada kobalt-60 digunakan untuk membunuh sel-sel kanser

2 Pensterilan: Sinar gama daripada kobalt-60 diguna untuk membunuh bakteria atau virus pada peralatan pembedahan

Pertanian:

1Mengawal serangga perosak.

Sinar gama dipancarkan kepada serangga perosak yang jantan supaya mandul untuk mengawal populasi.

2Mengawet makanan:

Sinar gama digunakan membunuh bakteria, virus dan kulat pada hasil tanaman dan makanan.

Penyelidikan:

1 Menganggarkan umur objek kaji purba.

Sisa aktiviti radioisotop C-14 yang tinggal pada objek kaji purba diukur.Dengan itu anggaran umur objek tersebut dapat ditentukan.

1Keradioaktifan merupakan suatu proses

APembebasan gelombang radio secara aktif

BPengeluaran sinaran secara spontan oleh nukleus atom yang tidak stabil

CPemecahan nuklues berat menjadi nukleus lebih kecil

DPengeluaran sinaran oleh elektron-elektron atom tak stabil apabila dikenakan suhu yang tinggi

2Di antara berikut adalah merupakan sinar radioaktif kecuali

A Sinar-X

B Sinar (C Sinar(

D Sinar (3Antara berikut yang manakah benar mengenai sinar alfa,sinar beta dan sinar gama?

Sinar alfa Sinar beta Sinar gama

ANukleus Elektron Gelombang

4 He bertenaga elektromagnet

2 tinggi

B Gelombang Elektron Nukleus

Elektromagnet bertenaga 4 He

tinggi 2

CNukleus Gelombang Elektron

4 He elektromagnet bertenaga

2 tinggi

DElektron Nukleus Gelombang

bertenaga 4He elektromagnet

tinggi 2

4Kuasa pengionan bagi zarah alfa,zarah beta dan sinar gama disusun mengikut tertib menaik adalah

Azarah alfa,zarah beta,sinar gama

Bsinar gama,zarah beta,zarah alfa

Csinar gama,zarah alfa,zarah beta

Dzarah beta,zarah alfa,sinar gama

5Manakah antara susunan berikut bagi laju sinaran radioaktif adalah benar?

AAlfa > Beta > Gama

BBeta > Alfa > Gama

CGama > Beta > Alfa

DGama > Alfa > Beta

6Di antara berikut yang manakah mempunyai kuasa penembusan tertinggi?

A Sinar-X

B Sinar (C Sinar(

D Sinar (7Manakah antara berikut daripada sifat zarah ( yang berikut menunjukkan zarah( adalah bercas.

A Mengionkan udara

B Menghitamkan plat fotografiC Dihentikan oleh sekeping kertas

D Boleh dipesongkan oleh medan magnet

8Manakah antara pernyataan berikut adalah benar mengenai sinar gama?

A Kuasa penembusan yang rendah

B Merupakan gelombang elektromagnet

C Halajunya 10 % daripada halaju cahaya

D Boleh dipesongkan oleh medan elektrik

9 Manakah antara berikut sifat sepunya zarah alfa dan zarah beta?

A Membawa cas elektrik

B Mempunyai jisim yang sama

C Bergerak dengan halaju cahaya

D Mempunyai kuasa pengionan yang rendah

10Di antara rajah-rajah berikut yang manakah adalah benar mengenai lintasan zarah alfa,zarah beta dan sinar gama apabila melalui medan magnet?

11Saiz pesongan zarah beta didapati lebih besar daripada saiz pesongan zarah alfa dalam suatu medan elektrik.Ini disebabkan

AJisim zarah alfa lebih besar daripada jisim zarah betaBKuasa pengionan zarah alfa lebih tinggi dari zarah beta

CKuasa penembusan zarah alfa lebih tinggi dari zarah beta

DZarah alfa bercas positif manakala zarah beta bercas negatif

12Di antara ciri-ciri berikut yang manakah benar mengenai zarah alfa dan sinar gama?

Zarah alfaSinar gama

ABercas positif dan berjisimNeutral dan tidak berjisim

BBercas negatif dan berjisimNeutral dan berjisim

CBercas positif dan berjisimBercas negatif dan berjisim

DBercas negatif dan berjisimBercas positif dan tidak berjisim

13Perlindungan yang maksimum diperlukan bagi bahan radioaktif memancarkan sinar gama.Ini disebabkan sinar gama mempunyai

Acas negatif

Bjisim yang besar

Ckuasa pengionan yang lemah

Dkuasa penembusan yang tinggi

14Dalam eksperimen di atas bacaan pembilang diambil untuk beberapa jenis penyerap berlainan dan keputusannya adalah seperti berikut:-

PenyerapBilangan perminit

Tiada500

Kertas nipis220

Aluminium50

Bongkah plumbum48

Kesimpulannya bahawa sumber radioaktif mengandungi

A zarah ( sahaja

B zarah ( dan zarah ( sahaja

C zarah ( dan sinar (D zarah ( , zarah ( dan sinar (15Ciri sepunya bagi zarah alfa,zarah beta dan sinar gama adalah

A Boleh dipesong oleh medan magnet dan medan elektrik

BBoleh dihentikan oleh kepingan aluminium

C Menghasilkan kesan pengionan

D Mempunyai cas elektrik

16Alat-alat berikut boleh mengesan radioaktif kecuali

A Pembilang bunga api

BTiub Palang Maltese

CTiub Geiger Muller

DKebuk awan

17Manakah antara alat-alat pengesan berikut paling sesuai untuk mengesan zarah alfa,zarah beta dan sinar gama?

APembilang bunga api

BElektroskop bercas

CTiub Geiger Muller

DKebuk awan

18 Alat-alat berikut dapat mengesan ketiga-tiga jenis sinaran radioaktif kecuali

AKebuk awan

BFilem fotograf

CPembilang sintilasi

DElektroskop bercas

19Manakah antara alat pengesan berikut yang prinsip operasinya tidak bergantung kepada pengionan ?

A Elektroskop

BKebuk awan

CPembilang sintilasi

DPembilang bunga api

20

Satu sumber radioaktif yang mengandungi zarah alfa didekatkan berhampiran cakera logam elektroskop bercas positif.Apakah

yang akan berlaku kepada kerajang emas?

A pegun

Bberkurang capahan

C bertambah capahan

21Suatu sumber radioaktif yang memancarkan zarah- ( dibawa mendekati sebuah cakera logam elektroskop yang bercas negatif yang berada dalam vakum.Kerajang emas itu akan

A menguncup

B bertambah capahannya

C pegun

22Manakah antara sinar-sinar berikut boleh dikesan oleh pembilang bunga api?

A Zarah alfa

B Sinar gama

C Zarah alfa,zarah beta

D Sinar gama,zarah beta

23Sinar gama boleh dikesan oleh alat-alat berikut kecuali

A kebuk awan

B filem fotograf

C pembilang sintilasi

D elektroskop bercas

24Runut -runut yang terhasil dalam sebuah kebuk kabus disebabkan

A cahaya yang terpantul oleh titisan

alkohol

B kondensasi wap alkohol ke atas ion-ion

C kuasa penembusan sinaran radioaktif

D pelakuran pepejal karbon dioksida

25Pernyataan berikut adalah benar mengenai keradioaktifan kecuali

ABerlaku secara secara spontan dan rawak

BMenghasilkan sinaran radioaktif

CMengalami pertambahan jisim nukleus

DMenyebabkan penstabilan nukleus atom

26Manakah antara berikut benar mengenai zarah alfa?

ABoleh menembusi sekeping kertas

BMerupakan elektron bertenaga tinggi

CBoleh dipesongkan oleh medan magnet

DMempunyai kuasa penembusan yang

tinggi

27Manakah antara berikut merupakan ciri

sinar (AKuasa pengionan yang tinggi

BBoleh dikesan oleh pembilang bunga api

CKuasa penembusan yang rendah

DBergerak dengan halaju cahaya

28Berdasarkan rajah di atas,susunan tertib yang betul secara menaik bagi zarah alfa,zarah beta dan sinar gama adalah,

ASaiz pesongan medan magnet

BKuasa penembusan

CKuasa pengionan

29Pernyataan yang manakah berikut adalah benar mengenai langkah- langkah keselamatan semasa menggunakan bahan radioaktif?

ADisimpan di tempat yang gelap

BDisimpan dalam kotak plumbum atau

konkrit

CMenggunakan penyepit untuk memindahkannya

DMembuang sisa radioaktif di tempat pembuangan sampah30Tiga jenis sinaran yang berlainan X,Y danZ

dikeluarkan daripada bahan-bahan radioaktif Jadual di bawah memberi ringkasan mengenai setengah daripada sifat-sifat mereka.

Kaji jadual di atas dengan teliti dan kemudian jawab soalan-soalan berikut:-

(a)Yang manakah antara pancaran X,Y dan

Z yang mempunyai kuasa penembusan

paling kuat?

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

(b) Nyatakan ciri semula jadi bagi sinaran

(i) Y..............................................

(ii) Z.............................................

(c) Terangkan mengapa sinaran Z tidak dapat dikesan oleh tiub GM?

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

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

(d) Terangkan mengapa sinaran Z sahaja yang menghasilkan bungapi pada pembilang bungapi?

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

(e) Terangkan kesan sinaran-sinaran X,Y dan Z apabila mereka melalui suatu

medan magnet?

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

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

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

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

31Rajah menunjukkan suatu sumber radioaktif yang mengandungi zarah ( diletakkan berhampiran dengan cakera logam sebuah elektroskop bercas positif.

(a)(i) Apakah yang terjadi kepada kerajang emas.

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

(ii)Jelaskan jawapan anda bagi (a)(i) di atas?

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

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

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

(iii) Apakah yang terjadi sumber radioaktif yang mengandugi zarah-( mengantikan zarah- ( dan berikan sebabnya.

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

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

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

(b)Eksperimen diulangi dengan menggunakan zarah - ( tetapi menggunakan elektroskop bercas negatif dan dilakukan dalam makmal vakum.

(i) Apakah yang terjadi?

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

(ii) Berikan sebabnya.

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

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

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

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

(c)Nyatakan dua perbezaan antara zarah-( dan zarah- (..........................................................................

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

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

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

32Susunan radas di atas digunakan untuk mengesan ketebalan sekeping plat logam yang tebalnya lebih kurang 1 cm.Kepingan plat logam itu digerakkan dari kiri ke kanan pada laju seragam oleh penggolek-penggolek.Alat pengesan sinaran ,P disambungkan ke jangka kadar untuk mencatatkan kadar bilangan sinaran.Kadar bilangan pada beberapa kedudukan plat logam dicatatkan dalam jadual di bawah:

KedudukanABCDEF

Kadar bilangan/

minit200250180202197201

(a)Namakan alat pengesan sinaran P yang sesuai digunakan.

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

(b)Mengapakah sinar gamma dan bukan sinar alfa atau sinar beta digunakan?

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

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

(c)Sumber gama diletakkan dalam sebuah kotak plumbum.Apakah fungsi kotak plumbum itu?

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

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

(d)Pada kedudukan manakah plat logam itu paling nipis?Terangkan jawapan anda.

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

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

(e)Mengapakah kadar bilangan pada kedudukan yang dianggap mempunyai ketebalan yang seragam itu tidak sama?

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

(f)Sekiranya pada bahagian tertentu plat logam mempunyai kemagnetan padanya ,apakah kesan ke atas kadar bilangan yang tercatat oleh jangka kadar?

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

(g)Jika sumber gamma dialihkan,bacaan kadar bilangan pada jangka kadar tidak menjadi sifar.Mengapa?

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

33Rajah menunjukkan sebuah kebuk awan.

Dengan pertolongan baji-baji di dasarnya, ia diletakkan secara mengufuk. Cahaya kemudian dipancar ke alam ruang kebuk awan itu seperti ditunjukkan dalam rajah. Gelang felt di sekeliling bahagian atas kebuk itu kemudian dibasahkan dengan alkohol.Bahan X ditekan ke dasar logam kebuk itu dengan span.Bahagian atas perspeks kebuk itu kemudiannya digosok dengan sekeping kain.

(a)(i)Apakah tujuan membasahkan gelang

felt itu dengan alkohol?

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

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

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

(ii) Apakah bahan X itu?

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

(iii)Apakah tujuan meletakkan bahan X

di bawah dasar logam kebuk itu?

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

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

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

(iv)Mengapakah bahagian atas perspeks

kebuk itu mesti digosok dengan kain?

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

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

(b)Rajah menunjukkan runut-runut alfa yang

terbentuk dalam kebuk awan.

(i) Terangkan bagaimana runut

terbentuk.

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

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

(ii) Mengapakah runut tidak sama

panjang?

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

(iii) Apakah yang akan terjadi kepada

julat runut-runut alfa jika tekanan

udara di dalam kebuk itu

dikurangkan?

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

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

34(a) Apakah yang dimaksudkan dengan

keradioaktifan

(b) Huraikan struktur dan prinsip operasi

sebuah pembilang bungapi

(c) Nyatakan tiga ciri sinar gama

35(a) Huraikan struktur dan prinsip operasi

sebuah tiub Geiger Muller.

(b) Nyatakan langkah-langkah keselamatan

semasa mengendalikan bahan radioaktif

(c) Nyatakan bahaya-bahaya daripada sinaran

radioaktif.

PELAJARAN 2

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

TUTORIAL 2