Trả lời nhanh
Thành phần không bị lệch hướng trong điện trường (khi xét các tia phóng xạ) là tia gamma (γ). Tia γ là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, các photon của nó không mang điện, nên lực điện F = qE bằng 0 và quỹ đạo vẫn là đường thẳng. Tia α và tia β đều mang điện nên bị lệch.
Vì sao tia gamma không bị lệch?
Một hạt đặt trong điện trường đều có cường độ E chịu lực điện F = |q|·E. Hạt chỉ bị bẻ cong quỹ đạo khi lực này khác 0, tức là hạt phải có điện tích q ≠ 0.
Tia γ gồm các photon năng lượng cao, điện tích bằng 0. Vì vậy F = 0, gia tốc bằng 0 và tia γ tiếp tục đi thẳng theo phương ban đầu. Điều này cũng đúng với từ trường: tia γ không bị lệch trong cả điện trường lẫn từ trường.
So sánh các tia phóng xạ trong điện trường
| Tia | Bản chất | Điện tích | Trong điện trường |
|---|---|---|---|
| α | Hạt nhân heli (42He) | +2e | Lệch về phía bản âm, lệch ít vì khối lượng lớn |
| β− | Electron | −e | Lệch về phía bản dương, lệch nhiều vì khối lượng nhỏ |
| β+ | Pozitron | +e | Lệch về phía bản âm, lệch nhiều |
| γ | Sóng điện từ (photon) | 0 | Không lệch |
Ví dụ định lượng: vì sao β lệch mạnh hơn α?
Giả sử (ví dụ tự đặt) cả hai hạt cùng bay trong điện trường đều E = 104 V/m. Gia tốc do lực điện là a = |q|E/m.
- Electron (tia β−): a = 1,6·10−19·104 / 9,1·10−31 ≈ 1,8·1015 m/s².
- Hạt α: a = 3,2·10−19·104 / 6,64·10−27 ≈ 4,8·1011 m/s².
Gia tốc của electron lớn hơn hạt α khoảng 3,6·103 lần, nên tia β lệch nhiều hơn hẳn (với cùng vận tốc và thời gian bay). Còn tia γ có a = 0.
Cách loại trừ khi gặp câu trắc nghiệm
- Gạch ngay các lựa chọn là hạt mang điện: α (hạt nhân He), β− (electron), β+ (pozitron), proton.
- Giữ lại các lựa chọn không mang điện: tia γ, tia X, tia tử ngoại, ánh sáng, nơtron.
- Nếu đề hỏi riêng về “tia phóng xạ” thì chọn tia γ.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm tia γ với tia β vì cả hai đều “xuyên sâu”. Xuyên sâu là khả năng đâm xuyên vật chất, không liên quan đến việc có bị lệch trong điện trường hay không.
- Nghĩ tia α lệch nhiều hơn tia β vì điện tích lớn hơn. Thực tế khối lượng α lớn hơn rất nhiều nên lệch ít hơn.
- Quên rằng tia β+ và β− lệch về hai phía ngược nhau.
Mẹo nhớ: “γ gamma – gần như ánh sáng – không điện – đi thẳng”.
Bài luyện tập
Câu 1. Cho một chùm phóng xạ gồm α, β−, γ đi vào khoảng giữa hai bản tụ tích điện. Chùm tách thành mấy chùm?
Đáp án: 3 chùm: α lệch ít về bản âm, β− lệch nhiều về bản dương, γ đi thẳng.
Câu 2. Tia nào sau đây không bị lệch trong điện trường: tia X hay tia catôt?
Đáp án: Tia X, vì là sóng điện từ không mang điện; tia catôt là dòng electron nên bị lệch.
Câu 3. Hạt nhân nào cũng không bị lệch trong điện trường: nơtron hay proton?
Đáp án: Nơtron, vì không mang điện.
Câu hỏi thường gặp
Tia nào không bị lệch trong điện trường và từ trường?
Tia gamma (γ), vì là sóng điện từ gồm các photon không mang điện nên không chịu lực điện hay lực Lorentz.
Tia α và tia β lệch về phía nào trong điện trường?
Tia α (mang điện dương) lệch về bản âm; tia β⁻ (mang điện âm) lệch về bản dương; tia β⁺ lệch về bản âm.
Tại sao tia β lệch nhiều hơn tia α?
Vì electron có khối lượng rất nhỏ so với hạt α nên cùng điện trường thì gia tốc a = |q|E/m của electron lớn hơn nhiều.
Ngoài tia gamma, còn gì không bị lệch trong điện trường?
Mọi hạt hoặc bức xạ không mang điện như tia X, tia tử ngoại, ánh sáng, nơtron đều không bị lệch trong điện trường.