ข้อสอบเรื่องสารกัมมันตภาพรังสีและพลังงานนิวเคลียร์

1.สารกัมมันตภาพรังสีหมายถึง......?
ก.ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้อย่างต่อเนื่อง
ข.ปรากฏการณ์ที่รังสีแผ่ขยายอย่างรุนแรง
ค.เหตุการณ์ต่างๆที่เกิดขึ้นจากสารกัมมันตภาพรังสี
ง.การกระจายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี

2.ความหมายใดคือความหมายของธาตุกัมมันตภาพรังสี......?
ก.ธาตุที่เกิดมาจากสารกัมมันตภาพรังสี
ข.ธาตุที่มีสมบัติแผ่รังสีได้
ค.สารกัมมันตภาพรังสีรวมกันจนเกิดเป็นธาตุ
ง.ธาตุที่มีรังสีหลากหลายชนิดรวมกันจนเกิดเป็นธาตุกัมมันตภาพรังสี

3.ผู้ใดที่ค้นพบธาตุกัมมันตภาพรังสีเป็นคนแรก..........?
ก.อองตวน อองรี แบกเกอเรล
ข.อัลเบิร์ด ไอน์สไตล์
ค.ปิแอร์ กูรี
ง.เซอร์ ไอแซก นิวตัน

4.รังสีที่เปล่งจากธาตุกัมมันตรังสีจะมีกัมมันตภาพรังสีแผ่ออกมาด้วย รังสีจะมีอยู่ด้วยกัน 3 แบบ คือ ....
ก.รังสีแอลฟา รังสีอัลตร้าไวโอเลต รังสีแกมฟา
ข.รังสีนิวตรอน รังสีโปรตอน รังสีบีตอน
ค.รังสีแอลฟา รังสีแกมฟา รังสีนิวตรอน
ง.รังสีแอลฟา รังสีบีตา รังสีแกมมา

5.ของประเภทใดที่มีสารกัมมันตภาพรังสีปนเปื้อนอยู่....?
ก.เหล้าขาว
ข.ทองหยิบ ทองหยอด
ค.บุหรี่
ง.ขนมจีน

6.พลังงานนิวเคลียร์เกิดจากอะไร......?
ก.การเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสของอะตอมในธาตุ
ข.การเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียร์ของอะตอมในธาตุ
ค.ตอบข้อ ก.และ ข.
ง.ตอบข้อ ก.

7.ข้อใดไม่ใช่วิธีการปลดปล่อยพลังงานนิวเคลียร์
ก.พลังงานนิวเคลียร์ที่ถูกปลดปล่อยออกมาในลักษณะเฉียบพลัน
ข.พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งควบคุมได้
ค.พลังงานนิวเคลียร์จากสารกัมมันตรังสี
ง.พลังงานนิวเคลียร์ที่ปล่อดปล่อยออกมาจากนิวเคลียส

8.ข้อใดไม่ใช่ประโยชน์ของพลังงานนิวเคลียร์.....?
ก.นำมาทำอาวุธเพื่อใช้ในสงคราม
ข. ควบคุมขบวนการผลิต ผลิตภัณฑ์เครื่องแก้วให้มีความหนาสม่ำเสมอ
ค. วัดความหนาแน่นในการดูดสินแร่ในทะเล เพื่อคำนวณหาปริมาณแร่ที่ดูดผ่าน
ง. ใช้ทำสีเรืองแสง

9.พลังงานนิวเคลียร์สามารถนำมาใช้ประโยชน์ในด้านใดได้บ้าง
ก.กิจการอุตสาหกรรม
ข.ด้านการแพทย์และอนามัย
ค.ด้านเกษตร ชีววิทยาและอาหาร
ง.ถูกทั้ง ก. ข. และ ค.

10.ใครเป็นคนค้นพบพลังงานนิวเคลียร์
ก.อังรี เบกเคอเรล
ข.เซอร์ ไอแซก นิวตัน
ค.อัลเบิร์ด ไอน์สไตล์
ง.ไม่มีข้อใดถูกต้อง

****หมายเหตุข้อใดที่เป็นสีน้ำเงินนั่นคือคำตอบที่ถูกต้อง****

แรงนิวเคลียร์

แรงนิวเคลียร์
ในการศึกษาการกระเจิงของอนุภาคแอลฟาโดยรัทเทอร์ฟอร์ด ทำให้ทราบว่านิวเคลียสมีประจุไฟฟ้าบวก การทดลองนี้ยังแสดงให้เห็นอีกว่าอนุภาคแอลฟาสามารถผ่านเข้าใกล้นิวเคลียสได้ใกล้มากที่สุดเป็นระยะทางประมาณ 3 ด 10-14 เมตร และจะเข้าใกล้มากกว่านี้ไม่ได้
ทั้งนี้เนื่องจากมีแรงระหว่างอนุภาคแอลฟาและนิวเคลียสผลักไว้ด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถหาขนาดของนิวเคลียสจากการทดลองนี้ได้ ในการที่จะให้อนุภาคเคลื่อนที่เข้าถึงนิวเคลียสได้ อนุภาคที่ใช้ในการยิงต้องไม่มีประจุไฟฟ้าและผลการทดลองช่วยให้เราสามารถสรุปได้ว่า นิวเคลียสมีลักษณะกลม (บางนิวเคลียสเป็นรูปไข่) และขนาดของนิวเคลียสขึ้นอยู่กับจำนวนนิวเคลียส ดังนี้ ถ้าให้ R เป็นรัศมีของนิวเคลียสที่มีเลขมวลหรือจำนวนนิวคลีออนเป็น A
จะได้ และ R = r0A1/3
ค่า r0 คือรัศมีนิวเคลียสของไฮโดรเจน มีค่าประมาณ 1.2 x 10-15 เมตร
สูตรนี้ทำให้รู้ว่า นิวเคลียสของไฮโดรเจนซึ่งมีเลขมวลเป็น 1 นั้น มีรัศมีเท่ากับ 1.2 ด 10-15 เมตร ส่วนนิวเคลียสของทองคำซึ่งมีเลขมวล 197 จะมีรัศมีเท่ากับ 7.0 x10-15 เมตร จะเห็นได้ว่า รัศมีของนิวเคลียสทั้งหลายมีค่าประมาณ 10-15 เมตร ราว 100 000 เท่า
ด้วยเหตุที่นิวเคลียสมีขนาดเล็กมาก จึงทำให้แรงผลักทางไฟฟ้าระหว่างโปรตอนและโปรตอนในนิวเคลียสมีค่าสูงมาก และแรงผลักนี้มีค่ามากกว่าแรงดึงดูดแบบโน้มถ่วงระหว่างโปรตอนด้วยกันเป็นอันมากด้วย แต่การที่นิวคลีออนสามารถยึดกันอยู่ในนิวเคลียสได้ แสดงว่ามีแรงอีกประเภทหนึ่งกระทำระหว่างประจุไฟฟ้า เรียกแรงนี้ว่า แรงนิวเคลียร์ (nuclear force) ในปัจจุบันเรารู้ว่าสูตรการหาแรงนิวเคลียร์ไม่ได้มีรูปแบบเดียวกับแรงผลักทางไฟฟ้าตามกฎของคูลอมบ์หรือแรงดึงดูดระหว่างมวลตามกฎความโน้มถ่วงของนิวตัน ในการพิจารณาความหนาแน่นของนิวเคลียส เนื่องจากนิวเคลียสมีรัศมีประมาณ 10-15 เมตร หรือมีปริมาตรประมาณ 10-45 ลูกบาศก์เมตร และมีมวลประมาณ 1018 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ความหนาแน่นนี้เมื่อเทียบกับความหนาแน่นของออสเมียม ซึ่งเป็นธาตุที่มีความหนาแน่นมากที่สุดคือ 2.25 x 104 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร จะเห็นว่าความหนาแน่นของนิวเคลียสมีค่าสูงกว่ามาก แสดงให้เห็นว่านิวคลีออนในนิวเคลียสจะต้องอัดตัวกันอยู่อย่างแน่นมาก และนั่นก็แสดงว่าแรงนิวเคลียร์จะต้องมีค่ามหาศาล

การเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส

การเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส

ในการศึกษาธาตุกัมมันตรังสีต่าง ๆ พบว่า มีธาตุใหม่เกิดขึ้นหลังจากที่ได้แผ่รังสีแอลฟาหรือรังสีบีตาเสมอ เช่น เมื่อทอเรียมปล่อยอนุภาคแอลฟาออกมาจะกลายเป็นเรเดียม ซึ่งมีมวลอะตอมน้อยกว่าทอเรียมประมาณเท่ากับมวลของอนุภาคแอลฟาที่ปลดปล่อยออกมา นอกจากนี้ประจุไฟฟ้าของนิวเคลียสของเรเดียมที่เกิดใหม่ก็มีค่าน้อยกว่าของทอเรียมเดิมอยู่ +2e ด้วย เนื่องจากมวลของธาตุ 1 อะตอมมีค่าใกล้เคียงกับมวลของนิวเคลียสดังที่ทราบมาแล้ว ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียส ทั้งนี้เนื่องจากมวลของอิเล็กตรอนมีค่าน้อยมาก เมื่อเปรียบเทียบกับมวลของโปรตอน แสดงว่าอนุภาคแอลฟาได้มาจากการเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส ( nuclear transformation ) ของทอเรียมไปเป็นเรเดียม

ในกรณีที่มีการแผ่รังสีบีตา เช่น เมื่อตะกั่วปล่อยอนุภาคบีตาออกมา ตะกั่วจะกลายเป็นบิสมัท ซึ่งมีประจุเพิ่มขึ้น +1e แต่ทั้งตะกั่วและบิสมัทจะมีมวลใกล้เคียงกัน พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนหรืออนุภาคบีตาที่ออกมานี้มีค่าสูงมากเมื่อเทียบกับพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่รอบนิวเคลียส แสดงว่าอนุภาคบีตานี้ไม่ใช่อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่รอบนิวเคลียส นั่นคือ อนุภาคบีตานี้ต้องเกิดจากการเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส ส่วนการแผ่รังสีแกมมานั้นยังพบว่า พลังงานของรังสีแกมมาที่ถูกปลดปล่อยออกมามีค่าสูงเกินกว่าที่จะเป็นพลังงานที่ได้จากการเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอม จึงอาจกล่าวได้โดยสรุปว่า รังสีแอลฟา บีตาและแกมมาเกิดขึ้นจากกการเปลี่ยนสภาพของนิวเคลียส ด้วยเหตุที่กัมมันตภาพรังสีมีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนสภาพของนิวเคลียส การศึกษาเกี่ยวกับกัมมันตภาพรังสีจะทำให้ทราบองค์ประกอบของนิวเคลียสได้

องค์ประกอบของนิวเคลียส

จากการที่นิวเคลียสของธาตุกัมมันตภาพรังสีบางธาตุปล่อยอนุภาคแอลฟาหรืออนุภาคบีตาออกมา ทำให้คิดกันว่านิวเคลียสอาจประกอบด้วยอนุภาคดังกล่าวทั้งสองชนิดรวมกันอยู่ แต่แนวความคิดนี้ต้องล้มเลิกไป เนื่องจากมวลของนิวเคลียสทั้งหลายมิได้เป็นจำนวนเต็มเท่าของมวลของอนุภาคแอลฟา นอกจากนี้นิวเคลียสของบางธาตุยังมีมวลน้อยกว่ามวลของอนุภาคแอลฟา เช่น นิวเคลียสของธาตุไฮโดรเจน เป็นต้น เนื่องจากนิวเคลียสของไฮโดรเจนเป็นนิวเคลียสของธาตุที่เบาที่สุด ดังนั้นจึงอาจเป็นองค์ประกอบของนิวเคลียสของธาตุต่าง ๆ ได้ แนวความคิดนี้ได้รับการสนับสนุนในเวลาต่อมาโดยรัทเทอร์ฟอร์ด เขาได้ทดลองยิงนิวเคลียสของไนโตรเจนด้วยอนุภาคแอลฟา และพบว่ามีนิวเคลียสของออกซิเจนและไฮโดรเจนเกิดขึ้น ดังรูป 4.4 และเขาได้เสนอให้ใช้ชื่อ โปรตอน (proton)สำหรับนิวเคลียสของไฮโดรเจน จากการที่ธาตุกัมมันตรังสีบางธาตุสามารถปล่อยอนุภาคบีตาหรืออิเล็กตรอนออกมาได้ ทำให้คิดว่า อิเล็กตรอนก็อาจเป็นองค์ประกอบของนิวเคลียสของธาตุต่าง ๆ ได้เช่นกัน ด้วยเหตุนี้จึงมีการตั้ง สมมติฐานโปรตอน - อิเล็กตรอน ( proton - electron hypothesis ) ตามสมมติฐานนี้นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและอิเล็กตรอน เช่น ลิเทียม ซึ่งมีมวลอะตอมประมาณ 7 เท่าของมวลโปรตอน และอิเล็กตรอน 3 ตัวในอะตอม ดังนั้นนิวเคลียสของลิเทียมควรจะประกอบโปรตอน 7 ตัว และอิเล็กตรอน 4 ตัว อยู่ภายในนิวเคลียสทำให้นิวเคลียสของธาตุนี้มีประจุ +3e สมติฐานโปรตอน - อิเล็กตรอนสามารถอธิบายการแผ่รังสีที่ให้นุภาคแอลฟาได้ กล่าวคือ อนุภาคแอลฟาเกิดจากการรวมตัวกันของโปรตอน 4 ตัว และอิเล็กตรอน 2 ตัว แล้วหลุดออกมา แต่จากหลักความไม่แน่นอนชี้ให้เห็นว่า อิเล็กตรอนอยู่ในนิวเคลียสไม่ได้ เนื่องจากการอยู่ในนิวเคลียสทำให้ความไม่แน่นอนทางตำแหน่ง ( ) ของอิเล็กตรอนมีค่าประมาณ 10-15 เมตร การมีความไม่แน่นอนที่น้อยมากเช่นนี้ ทำให้ความไม่แน่นอนของโมเมนตัมสูงมาก มีผลทำให้อิเล็กตรอนมีความเร็วมากกว่าแสง อิเล็กตรอนจึงไม่สามารถอยู่ในนิวเคลียสได้ สมมติฐานโปรตอน - อิเล็กตรอนนี้ จึงต้องยกเลิกไป

การค้นพบนิวตรอน

ถึงแม้ว่าอิเล็กตรอนจะอยู่ในนิวเคลียสไม่ได้ แต่นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีก็แผ่รังสีบีตาหรือปล่อยอิเล็กตรอนได้ ในปี ค.ศ. 1920 รัทเทอร์ฟอร์ดจึงได้เสนอความเห็นเกี่ยวกับอนุภาคในนิวเคลียสว่า อิเล็กตรอนและโปรตอนในนิวเคลียส อาจจะรวมตัวกันเป็นอนุภาคที่มีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้าซึ่งเขาเรียกว่า นิวตรอน ( neutron ) นักฟิสิกส์ในสมัยนั้น ได้ทุ่มเทความพยายามค้นหานิวตรอนกัน แต่ก็มีอุปสรรคมากมาย ปัญหาใหญ่คือการไม่มีแหล่งกำเนิดนิวตรอนในธรรมชาติ และวิธีการสำหรับตรวจสอบอนุภาคที่มีอยู่ในขณะนั้นอาศัยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่ใช้ได้กับอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเท่านั้น เหตุใดจึงใช้สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าในการตรวจสอบนิวตรอนไม่ได้ จากการที่รัทเทอร์ฟอร์ดสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนสภาพนิวเคลียสของธาตุได้ ในห้องปฏิบัติการ โดยการยิงอนุภาคแอลฟาให้ไปชนนิวเคลียสของไนโตรเจนมีผลทำให้ได้อนุภาคโปรตอนออกมาดังที่ได้กล่าวมาแล้ว การเปลี่ยนสภาพนิวเคลียสเช่นนี้มิได้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติดังเช่นที่เบ็กเคอเรลได้ค้นพบ นักฟิสิกส์จึงมีความสนใจในการเปลี่ยนแปลงลักษณะนี้มาก และได้พยายามศึกษาการเปลี่ยนสภาพนิวเคลียสในรูปแบบนี้กันอย่างกว้างขวาง

ตัวอย่างหนึ่งของการศึกษานี้ได้แก่ ในปี ค.ศ.1930 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันสองคน คือ โบท์ ( W.Bothe ) และเบ็กเคอ ( H.Becker ) พบว่าเมื่อยิงอนุภาคแอลฟาให้ไปชนนิวเคลียสของธาตุเบริลเลียม จะมีการปล่อยรังสีชนิดหนึ่งที่มีสมบัติคล้ายรังสีแกมมา เพราะรังสีนี้มีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า และสามารถทะลุผ่านวัตถุได้ดีมาก เช่น สามารถทะลุผ่านอิฐหรือแผ่นตะกั่วหนาๆ

ต่อมาในปี ค.ศ. 1932 ไอรีน คูรี ( Irene Curie ) และสามีคือเฟรเดริก โจเลียต (Frederic Joliot ) พบว่า เมื่อให้รังสีนี้พุ่งผ่านแผ่นพาราฟินซึ่งเป็นสารที่มีอะตอมของไฮโดรเจนมาก จะมีโปรตอนหลุดออกมาจากแผ่นพาราฟินด้วยพลังงาน 5.7 MeV ดังรูป 4.6 ข แต่จากการคำนวณโดยอาศัยกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมและกฎการอนุรักษ์พลังงานกลับพบว่า ถ้ารังสีนี้จะต้องมีค่าสูงถึง 55 MeV จึงจะทำให้ได้โปรตอนที่มีพลังงาน 5.7 MeV ดังรูป 4.6 ค แต่พลังงาน 55 MeV ที่สูงเช่นนี้จะทำให้อากาศแตกตัวด้วย แต่ไม่เห็นการแตกตัวใด ๆ ทำให้เห็นว่า รังสีที่เปล่งออกมาจากการยิงอนุภาคแอลฟาไปชนนิวเคลียสของเบริลเลียมนั้นไม่ใช่รังสีแกมมา นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษชื่อ แชดวิก ( James Chadwick ) ได้วิเคราะห์ผลการทดลองดังกล่าว และคิดว่ารังสีที่อกมานั้นน่าจะเป็นอนุภาคชนิดใหม่ที่ยังไม่มีใครพบมาก่อน แชดวิกจึงได้ศึกษาการชนระหว่างอนุภาคชนิดใหม่ที่เขาคิดว่าเป็นนิวตรอนกับอะตอมของไฮโดรเจนในพาราฟินแล้ววัดความเร็วของโปรตอนที่หลุดออกมา และได้คำนวณให้อนุภาคที่คิดว่าเป็นนิวตรอนนี้วิ่งไปชนนิวเคลียสของไนโตรเจน แล้ววัดความเร็วของนิวเคลียสของไนโตรเจนที่ถูกชนแบบยืดหยุ่น แล้วใช้กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมและกฎการอนุรักษ์พลังงาน คำนวณหามวลของอนุภาคที่ยังไม่มีใครพบเห็นมาก่อน และพบว่ามีค่าใกล้เคียงกับมวลของโปรตอนมาก เขาจึงสรุปว่าอนุภาคที่เกิดจากการชนกันระหว่างอนุภาคแอลฟากับนิวเคลียสของเบริลเลียม คือ นิวตรอน (neutron) ผลของการศึกษานี้สนับสนุนควาคิดของรัทเทอร์ฟอร์ดที่ว่า มีนิวตรอนอยู่ในนิวเคลียส เมื่อแชดวิกค้นพบนิวตรอนแล้ว ได้มีการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับโครงสร้างของนิวเคลียสขึ้นใหม่ สมมติฐานนี้ได้ชื่อว่า สมมติฐานโปรตอน - นิวตรอน (proton-neutron hypothesis) ตามสมมติฐานนี้นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน เรียกอนุภาคซึ่งเป็นองค์ประกอบของนิวเคลียสรวมๆ ว่า นิวคลีออน (nucleon) ผลรวมของจำนวนโปรตอนและนิวตรอนทั้งหมดที่มีอยู่ในนิวเคลียส เรียกว่า เลขมวล (mass number) ส่วนจำนวนโปรตอนทั้งหมดในนิวเคลียส เรียกว่า เลขอะตอม (atomic mumber)

เลขมวลเป็นเลขจำนวนเต็มที่มีค่าใกล้เคียงกับมวลอะตอมของธาตุมากที่สุด เช่น ธาตุยูเรเนียมที่มีเลขมวล 238 จะมีมวลอะตอมเท่ากับ 238.0508u และนิวเคลียสของธาตุยูเรเนียมนี้มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนรวมกันเป็น 238 สำหรับเลขอะตอมนั้น นอกจากจะเป็นตัวเลขที่แสดงจำนวนโปรตอนที่มีอยู่ในนิวเคลียสแล้ว ยังบอกจำนวนประจุไฟฟ้าของนิวเคลียสแล้ว ยังบอกจำนวนประจุไฟฟ้าของนิวเคลียสอีกด้วย เช่น ยูเรเนียมมีเลขอะตอมเท่ากับ 92 แสดงว่า นิวเคลียสของยูเรเนียมมีประจุไฟฟ้าเท่ากับ +92e เป็นต้น สัญลักษณ์ของนิวเคลียสของธาตุ X ที่มีเลขมวล A และเลขอะตอม Z จะเขียนได้เป็น àªè¹ เป็นสัญลักษณ์ของนิวเคลียสของธาตุยูเรเนียมที่มี โปรตอน 92 ตัวหรือมีประจุไฟฟ้า +92e และรวมของจำนวนโปรตอนกับนิวตรอนเป็น 238 นั่นคือมีนิวตรอน 146 ตัว ในบางครั้งเราอาจเขียนสัญลักษณ์อย่างย่อเป็น X-A หรือ ก็ได้ เช่น U-238 หรือ เป็นต้น เราสามารถใช้สัญลักษณ์นี้กับอนุภาคได้เช่นกัน เช่น อนุภาคแอลฟาที่เป็นนิวเคลียสของฮีเลียมมีเลขมวลเท่ากับ 4 และเลขอะตอมเท่ากับ 2 จึงเขียนสัญลักษณ์ได้เป็น ส่วนอนุภาคบีตาเขียนสัญลักษณ์เป็น ซึ่งหมายถึงอิเล็กตรอนที่มีประจุไฟฟ้า -1e และไม่มีโปรตอนสัญลักษณ์ที่ใช้แทนอนุภาคบางตัว สรุปได้ดังตาราง 4.2

สารกัมตภาพรังสี

สารกัมตภาพรังสี

ในปี ค.ศ. 1896 เบ็กเคอเรล ( Henri Becquerel ) ได้ทำการทดลองการเรืองแสงของสารต่าง ๆ และได้พบว่าสารประกอบของยูเรเนียมสามารแผ่รังสีออกมาได้เองตลอดเวลาโดยไม่ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมเลย และจากการศึกษาเบื้องต้นของเบ็กเคอเรล เขาได้พบว่า รังสีนี้มีสมบัติบางประการคล้ายรังสีเอกซ์ เช่น สามารถทะลุผ่านวัตถุบางชนิดและทำให้อากาศแตกตัวเป็นไอออนได้ ต่อมา ปีแอร์ คูรี ( Pierre Curie ) และมารี คูรี ( Maric Curie ) ได้ทำการทดลองกับธาตุอื่น ๆ อีกหลายชนิด และพบว่าธาตุบางชนิดมีการแผ่รังสีเช่นเดียวกับธาตุยูเรเนียม ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่องนี้ เรียกว่า กัมมันตภาพรังสี ( radioactivity ) และธาตุที่มีการแผ่รังสีได้เองเรียกว่า ธาตุกัมมันตรังสี ( radioactive element ) จากการศึกษารังสีที่แผ่ออกมาจากธาตุกัมมันตรังสีทั่วไป

โดยให้รังสีดังกล่าวผ่านเข้าไปในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กทิศพุ่งเข้าและตั้งฉากกับกระดาษ พบว่า แนวการเคลื่อนที่ของรังสีแยกเป็น 3 แนว ดังรูป 4.1 รังสีที่เบนน้อยและไปทางซ้ายของแนวเดิม เรียกว่า รังสีแอลฟา ( alpha ray ) รังสีที่เบนมากและในทิศตรงข้ามกับรังสีแอลฟา เรียกว่า รังสีบีตา ( beta ray ) ส่วนรังสีที่พุ่งตรงไม่เบี่ยงเบนเลย เรียกว่า รังสีแกมมา ( gamma ray ) และนิยมเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ และ ตามลำดับ เราทราบแล้วว่า อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเมื่อเคลื่อนที่ในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็ก จะเกิดแรงกระทำต่ออนุภาคทำให้ทิศการเคลื่อนที่เปลี่ยนไป ทำให้ทราบว่ารังสีแอลฟามีประจุไฟฟ้าบวก รังสีบีตามีประจุไฟฟ้าลบและรังสีแกมมามีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า
การศึกษารังสีทั้งสามชนิด ทำให้ทราบสมบัติต่าง ๆ ของรังสีเหล่านี้เพิ่มขึ้นดังนี้
รังสีแอลฟา มีส่วนประกอบเป็นนิวเคลียสของธาตุฮีเลียมมีมวลประมาณ 4u มีประจุไฟฟ้า +2e มีพลังงานประมาณ 6 MeV รังสีแอลฟาสามารถทำให้สารที่รังสีผ่านแตกตัวเป็นไอออนได้ดี จึงเสียพลังงานอย่างรวดเร็ว รังสีแอลฟาจึงมีอำนาจทะลุผ่านน้อยมาก กล่าวคือสามารถวิ่งผ่านอากาศได้ประมาณ 5 เซนติเมตร และเมื่อใช้แผ่นกระดาษบาง ๆ กั้น รังสีแอลฟาก็ทะลุผ่านไม่ได้ เนื่องจากรังสีนี้คือนิวเคลียสที่เป็นอนุภาค บางครั้งจึงเรียกรังสีแอลฟาว่า อนุภาคแอลฟา รังสีบีตา เป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า -1e มีมวลเากับมวลของอิเล็กตรอน รังสีบีตา คือิเล็กตรอน ( ที่มาจากการสลายของนิวเคลียส มิใช่อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่รอบนิวเคลียส ) มีพลังงานประมาณ 1 MeV รังสีบีตาสามารถวิ่งผ่านไปในอากาศได้ประมาณ 0.5 เมตร อำนาจทะลุผ่านของรังสีบีตาจึงมากกว่ารังสีแอลฟา บางครั้งเรียกรังสีบีตาว่า อนุภาคบีตา รังสีแกมมา เป็นรังสีที่มีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้ามีสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า รังสีแกมมามีพลังงานประมาณ 0.01 MeV สามารถทะลุผ่านแผ่นอะลูมิเนียมที่หนาหลายเซนติเมตรได้ จึงมีอำนาจทุลุผ่านมากที่สุดในบรรดารังสีทั้งสามชนิด
รังสีเบต้า
รังสีบีตาแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ b+ ซึ่งมีประจุไฟฟ้า +1e และเรียกว่า โพซิตรอน ( positron ) กับ b- ซึ่งมีประจุไฟฟ้า -1e และเรียกว่า เนกาตรอน ( negatron ) ธาตุกัมมันตรังสีส่วนมากจะปล่อย b- ออกมา ดังนั้นเมื่อกล่าวถึงรังสีบีตามักจะหมายถึง b- เสมอ
หน่วยมวลอะตอม ( atomic mass unit )
หน่วยมวลอะตอม เป็นหน่วยที่ใช้วัดมวลของอะตอมหรืออนุภาค โดยนิยามให้ 1 หน่วยมวลอะตอมมีค่าเท่ากับ 1/12 เท่า ของมวลอะตอมคาร์บอน -12 หน่วยมวลอะตอมแทนด้วยสัญลักษณ์ u ดังนั้นจากนิยามจะเขียนได้ว่า

ปริมาณทางฟิสิกส์

ปริมาณทางฟิสิกส์แบ่งออกเป็นสองลักษณะ
1.ปริมาณสเกลลาร์ คือ ปริมาณที่กำหนดแต่เพียงขนาดก็มึความหมาย ตัวอย่างของปริมาณสเกลลาร์ ได้แก่ จำนวนนับของสิ่งของโดยทั่วไป ระยะทาง เวลา พื้นที่ งาน พลังงาน กระแสไฟฟ้า เป็นต้น การคำนวณปริมาณสเกลลาร์ สามารถดำเนินการ บวก ลบ คูณ หาร เหมือนกับการคำนวณในระบบจำนวนทั่ว ๆ ไป
2.ปริมาณเวกเตอร์ คือ ปริมาณที่ต้องกำหนดทั้งขนาดและทิศทางจึงจะมีความหมาย ตัวอย่างของปริมาณเวกเตอร์ ได้แก่ แรง การกระจัด ความเร็ว ความเร่ง เป็นต้น เนื่องจากปริมาณเวกเตอร์มีทั้งขนาดและทิศทาง การคำนวณจึงต้องมีวิธีการที่แตกต่างออกไปจากการคำนวณในระบบจำนวน ไม่สามารถดำเนินการบวก ลบ คูณ หารแบบธรรมดาได้ จึงต้องใช้วิธีการคำนวณเวกเตอร์โดยเฉพาะ

ฟิสิกส์คืออะไร ?

ฟิสิกส์ เป็น วิทยาศาสตร์แขนงหนึ่ง ที่ศึกษาธรรมชาติของสิ่งไม่มีชีวิต ซึ่งได้แก่การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ และปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นรอบคตัวเรา ทำได้โดยการสังเกตทดลอง รวบรวมข้อมูลมาวิเคราะห์เพื่อสรุปเป็นทฤษฏีหรือหลักการ ความรู้เหล่านี้สามารถนำไปใช้ปฏิบัติ ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ หรือทำในสิ่งที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต