Thí nghiệm vui · Vật lý 12 · Hạt nhân
Mô hình phóng xạ bằng tung đồng xu
Tung 100 đồng xu nhiều lượt, mỗi lượt loại bỏ đồng xu ngửa: số đồng xu còn lại giảm một nửa sau mỗi lượt — chu kì bán rã.
🧰 Chuẩn bị
- 100 đồng xu (hoặc 100 viên kẹo M&M, xúc xắc)
- Hộp có nắp để lắc
- Giấy kẻ ô để vẽ đồ thị
🤔 Dự đoán trước khi làm
Sau bao nhiêu lượt tung thì còn khoảng 25 đồng xu? Có lượt nào biết trước chính xác đồng xu nào sẽ “phân rã” không?
Ghi dự đoán của em ra giấy, sau khi làm thí nghiệm hãy so sánh xem em đoán đúng không nhé!
🧪 Cách làm
- Cho 100 đồng xu vào hộp, lắc đều rồi đổ ra bàn.
- Lấy ra các đồng xu mặt ngửa (coi như hạt nhân đã phân rã). Đếm số đồng xu còn lại.
- Cho số còn lại vào hộp, lặp lại cho đến khi hết đồng xu. Ghi bảng: lượt – số còn lại.
- Vẽ đồ thị số đồng xu còn lại theo số lượt, so sánh với đường \(N = 100\cdot 2^{-n}\).
👀 Hiện tượng
Bấm để xem hiện tượng (sau khi đã làm thí nghiệm)
Mỗi lượt số đồng xu còn lại giảm khoảng một nửa: 100 → ~50 → ~25 → ~12… Không đoán được đồng xu cụ thể nào sẽ ngửa.
Em quan sát thấy:
💡 Giải thích
Bấm để xem giải thích
Mỗi đồng xu có xác suất 1/2 “phân rã” trong một lượt — giống mỗi hạt nhân phóng xạ có xác suất phân rã như nhau trong mỗi khoảng thời gian. Với số lượng lớn, quy luật thống kê cho \(N = N_0\cdot 2^{-t/T}\): mỗi chu kì bán rã \(T\) (ở đây là một lượt tung) số hạt còn lại giảm một nửa. Với ít hạt, kết quả dao động ngẫu nhiên nhiều hơn.
Em hãy giải thích hiện tượng bằng kiến thức đã học:
🚀 Thử thêm
- Dùng xúc xắc, loại bỏ khi ra mặt 6: chu kì bán rã dài hơn bao nhiêu lượt?
- Gộp số liệu cả lớp (1000 đồng xu) để thấy đồ thị mượt hơn.
👩🏫 Gợi ý cho thầy cô
Hoạt động hay để giải thích tính ngẫu nhiên của phóng xạ và ý nghĩa thống kê của chu kì bán rã.