التحولات النووية والنشاط الإشعاعي: أنواع الإشعاعات (α, β, γ) وقوانين الانحفاظ — الثالثة ثانوي (بكالوريا) علوم فيزيائية — المنهاج الجزائري

📘 مقدمة

النشاط الإشعاعي (Radioactivité) هو تحول تلقائي لنواة غير مستقرة إلى نواة أكثر استقراراً مع انبعاث جسيمات أو إشعاعات كهرمغناطيسية. هذا الدرس من أهم دروس البكالوريا في مادة العلوم الفيزيائية للسنة الثالثة ثانوي.

🎯 الأهداف التعليمية

• تعريف النشاط الإشعاعي ومعرفة أنواعه.
• التعرف على الإشعاعات α و β⁻ و β⁺ و γ.
• تطبيق قوانين الانحفاظ (العدد الكتلي A والعدد الذري Z).
• كتابة معادلات التحولات النووية.

📚 الشرح التفصيلي

1. مفهوم النشاط الإشعاعي

النشاط الإشعاعي هو ظاهرة فيزيائية طبيعية اكتشفها هنري بيكريل عام 1896. تقوم على تحول نواة غير مستقرة (Radionucléide) إلى نواة أخرى أكثر استقراراً مع انبعاث طاقة على شكل جسيمات أو فوتونات.

2. أنواع الإشعاعات النووية

• إشعاع α (ألفا): جسيمات مكونة من نواتين بروتون ونيوترونين (نواة هيليوم ⁴₂He). A ينقص بـ 4 و Z ينقص بـ 2.
• إشعاع β⁻ (بيتا ناقص): انبعاث إلكترون من النواة نتيجة تحول نيوترون إلى بروتون. A يبقى ثابتاً و Z يزيد بـ 1.
• إشعاع β⁺: انبعاث بوزيترون من النواة. A ثابت و Z ينقص بـ 1.
• إشعاع γ (غاما): إشعاع كهرمغناطيسي، لا تغير في A أو Z، فقط تفقد النواة طاقة زائدة.

3. قوانين سودي (Soddy’s Laws)

قانون الانحفاظ للعدد الكتلي: A₁ + A₂ = A₃ + A₄
قانون الانحفاظ للعدد الذري: Z₁ + Z₂ = Z₃ + Z₄

4. قانون التناقص الإشعاعي

N(t) = N₀ · e^(-λt) حيث N₀ عدد الأنوية في اللحظة t=0، λ ثابت النشاط الإشعاعي.

زمن نصف العمر (Demi-vie) t₁/₂ = ln2/λ

📝 تمارين بكالوريا محلولة

تمرين 1:

أكمل معادلات التحول التالية:
²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th + ?
الحل: ²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th + ⁴₂He (إشعاع α)

تمرين 2:

عينة من اليود ¹³¹I نشاطها الإشعاعي 1000 Bq. إذا كان زمن نصف العمر 8 أيام، احسب النشاط المتبقي بعد 24 يوماً.

الحل:
عدد فترات نصف العمر: n = 24/8 = 3
A = A₀ × (1/2)ⁿ = 1000 × (1/2)³ = 1000 × 1/8 = 125 Bq

🎯 الخلاصة

التحولات النووية تخضع لقوانين الانحفاظ وتتميز بزمن نصف العمر الذي يحدد سرعة التناقص الإشعاعي. يجب التمييز بين الإشعاعات الثلاثة α و β و γ ومعرفة تأثير كل منها على A و Z.

📍 دروس مشابهة

• النواقل وأشباه النواقل: التوصيلية الكهربائية — الثالثة ثانوي علوم فيزيائية
• المكثفة الكهربائية وثنائي القطب RC — الثالثة ثانوي علوم فيزيائية