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 cahayaSinar : 90% halaju cahayaSinar : 100% halaju cahaya

Kuasa Pengionan:

Sinar : Paling tinggiSinar : SederhanaSinar : Paling lemah

Kuasa Penembusan:

Sinar : Paling lemahSinar : SederhanaSinar : Paling tinggi

Pesongan oleh medan elektrik :

Sinar : dipesongkan ke arah plat negatifSinar : dipesongkan ke arah plat positifSinar : tidak dipesongkanSaiz pesongan > saiz pesongan kerana jisim < jisim

Pesongan oleh medan magnet:

PELAJARAN 2

Sinar : dipesongkan Sinar : dipesongkan Sinar : tidak dipesongkanArah pesongan menggunakan Hukum Tangan Kiri FlemingSaiz pesongan > saiz pesongan kerana jisim < jisim

Julat pergerakan di udara:

Sinar : hanya beberapa cmSinar : hanya beberapa mSinar : tiada had

(d) Alat-alat Pengesan Sinaran radioaktif

1. Filem fotograf2. Elektroskop kerajang emas bercas3. Pembilang bunga api4. Tiub Geiger Muller (G.M)5. Kebuk Awan6. Kebuk Pengionan7. Pembilang Sintilasi

(i)Kebolehan alat-alat Pengesan

Alat Pengesan Kebolehan alat pengesanAlfa Beta Gama

Filem fotograf Boleh Boleh BolehElektroskop Boleh Boleh TidakP.Bunga api Boleh Tidak TidakKebuk Awan Boleh Boleh BolehKebuk Pengionan Boleh Boleh TidakP.Sintilasi Boleh Boleh Boleh

(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 sinaran

Sinar Alfa

Sinar Beta

Sinar Gama

Darjah kehitaman

rendah sederhana Tinggi

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 sinaran

Sinar alfa

Sinar beta

Sinar gama

Kesan Pendiscasan

tinggi sederhana Tidak mendiscas

(iii)Pembilang Bunga Api

Hidupkan VLTTambahkan 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 sinaran

Sinar alfa

Sinar beta

Sinar gama

Bunga api

terjadi Tidak terjadi

Tidak 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 sinaran

Sinar alfa

Sinar beta

Sinar gama

Sumber di letak di hadapan tingkap mika

Tiada bacaan

Ada bacaan

Ada bacaan

Sumber diletak pada dinding logam

Tiada bacaan

Tiada bacaan

Ada bacaan

(v)Kebuk AwanGosokkan 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 sinaran

Sinar alfa

Sinarbeta

Sinar gama

Arus dihasilkan

tinggi sederhana tiada

(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 sinaran

Sinar alfa

Sinarbeta

Sinar gama

Kadar Sintilasi

rendah sederhana tinggi

(e)Bahaya-bahaya Sinaran radioaktif1 Boleh menyebabkan maut jika terkena dos yang

tinggi2 Menyebabkan kanser atau leukimia3 Menyebabkan mandul4 Menyebabkan mutasi gen5 Menyebabkan kulit terbakar atau buta6 Menyebabkan kecacatan bayi yang lahir

(f)Langkah-langkah keselamatan semasa mengendalikan bahan radioaktif1 Semasa memindahkan bahan radioaktif

gunakan penyepit atau kawalan jarak jauh2 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:1 Mengawal serangga perosak.

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

2 Mengawet 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.

1 Keradioaktifan merupakan suatu proses

A Pembebasan gelombang radio secara aktifB Pengeluaran sinaran secara spontan oleh

nukleus atom yang tidak stabilC Pemecahan nuklues berat menjadi nukleus

lebih kecilD Pengeluaran sinaran oleh elektron-elektron

atom tak stabil apabila dikenakan suhu yang tinggi

2 Di antara berikut adalah merupakan sinar radioaktif kecuali

A Sinar-X B Sinar C Sinar D Sinar

TUTORIAL 2

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

Sinar alfa Sinar beta Sinar gama

A Nukleus Elektron Gelombang4 He bertenaga elektromagnet

2 tinggi

B Gelombang Elektron Nukleus Elektromagnet bertenaga 4 He tinggi 2

C Nukleus Gelombang Elektron 4 He elektromagnet bertenaga 2 tinggi

D Elektron Nukleus Gelombang bertenaga 4He elektromagnet tinggi 2

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

A zarah alfa,zarah beta,sinar gamaB sinar gama,zarah beta,zarah alfaC sinar gama,zarah alfa,zarah betaD zarah beta,zarah alfa,sinar gama

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

A Alfa > Beta > GamaB Beta > Alfa > GamaC Gama > Beta > AlfaD Gama > Alfa > Beta

6 Di antara berikut yang manakah mempunyai kuasa penembusan tertinggi?

A Sinar-X B Sinar C Sinar D Sinar

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

A Mengionkan udaraB Menghitamkan plat fotografiC Dihentikan oleh sekeping kertasD Boleh dipesongkan oleh medan magnet

8 Manakah antara pernyataan berikut adalah benar mengenai sinar gama?

A Kuasa penembusan yang rendahB Merupakan gelombang elektromagnetC Halajunya 10 % daripada halaju cahayaD Boleh dipesongkan oleh medan elektrik

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

A Membawa cas elektrikB Mempunyai jisim yang samaC Bergerak dengan halaju cahayaD Mempunyai kuasa pengionan yang rendah

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

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

A Jisim zarah alfa lebih besar daripada jisim zarah beta

B Kuasa pengionan zarah alfa lebih tinggi dari zarah beta

C Kuasa penembusan zarah alfa lebih tinggi dari zarah beta

D Zarah alfa bercas positif manakala zarah beta bercas negatif

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

Zarah alfa Sinar gamaA Bercas positif dan

berjisimNeutral dan tidak berjisim

B Bercas negatif dan berjisim

Neutral dan berjisim

C Bercas positif dan berjisim

Bercas negatif dan berjisim

D Bercas negatif dan berjisim

Bercas positif dan tidak berjisim

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

A cas negatifB jisim yang besarC kuasa pengionan yang lemahD kuasa penembusan yang tinggi

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

Penyerap Bilangan perminitTiada 500Kertas nipis 220Aluminium 50Bongkah plumbum 48

Kesimpulannya bahawa sumber radioaktif mengandungi

A zarah sahajaB zarah dan zarah sahajaC zarah dan sinar D zarah , zarah dan sinar

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

A Boleh dipesong oleh medan magnet dan medan elektrik

B Boleh dihentikan oleh kepingan aluminiumC Menghasilkan kesan pengionanD Mempunyai cas elektrik

16 Alat-alat berikut boleh mengesan radioaktif kecuali

A Pembilang bunga apiB Tiub Palang MalteseC Tiub Geiger MullerD Kebuk awan

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

A Pembilang bunga apiB Elektroskop bercasC Tiub Geiger MullerD Kebuk awan

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

A Kebuk awanB Filem fotografC Pembilang sintilasiD Elektroskop bercas

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

A Elektroskop B Kebuk awanC Pembilang sintilasiD Pembilang bunga api

20

Satu sumber radioaktif yang mengandungi zarah alfa didekatkan berhampiran cakera logam elektroskop bercas positif.Apakahyang akan berlaku kepada kerajang emas?

A pegunB berkurang capahanC bertambah capahan

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

A menguncupB bertambah capahannyaC pegun

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

A Zarah alfaB Sinar gamaC Zarah alfa,zarah betaD Sinar gama,zarah beta

23 Sinar gama boleh dikesan oleh alat-alat berikut kecuali

A kebuk awanB filem fotografC pembilang sintilasiD elektroskop bercas

24 Runut -runut yang terhasil dalam sebuah kebuk kabus disebabkan

A cahaya yang terpantul oleh titisan alkohol

B kondensasi wap alkohol ke atas ion-ionC kuasa penembusan sinaran radioaktifD pelakuran pepejal karbon dioksida

25 Pernyataan berikut adalah benar mengenai keradioaktifan kecuali

A Berlaku secara secara spontan dan rawakB Menghasilkan sinaran radioaktif

C Mengalami pertambahan jisim nukleusD Menyebabkan penstabilan nukleus atom

26 Manakah antara berikut benar mengenai zarah alfa?

A Boleh menembusi sekeping kertasB Merupakan elektron bertenaga tinggiC Boleh dipesongkan oleh medan magnetD Mempunyai kuasa penembusan yang tinggi

27 Manakah antara berikut merupakan cirisinar

A Kuasa pengionan yang tinggiB Boleh dikesan oleh pembilang bunga apiC Kuasa penembusan yang rendahD Bergerak dengan halaju cahaya

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

A Saiz pesongan medan magnetB Kuasa penembusanC Kuasa pengionan

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

A Disimpan di tempat yang gelapB Disimpan dalam kotak plumbum atau

konkritC Menggunakan penyepit untuk

memindahkannyaD Membuang sisa radioaktif di tempat

pembuangan sampah

30 Tiga jenis sinaran yang berlainan X,Y danZdikeluarkan 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?

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

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

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

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

31 Rajah 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-

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

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

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

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

32 Susunan 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:

Kedudukan A B C D E FKadar bilangan/minit

200 250 180 202 197 201

(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?

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

33 Rajah 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.