Softcopy for Teachers buku kerja + nota Nilam Publications

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


3 Sistem kawalan api
Fire control system


Input Output
Pengesan
asap Alat Input Output
Smoke detector pemadam api Pengesan Alat
Fire asap Pengesan pemadam api Penggera
Pengesan extinguisher Smoke haba Fire kebakaran
haba Heat detector Fire alarm
Heat detector Penggera detector extinguisher
kebakaran 0 0 0 0
Fire alarm
0 1 0 1

1 0 0 1
1 1 1 1



4 Pemanas automatik
Automatic heater


Switch / Suis Input Output
Input Output
Pengesan suhu Pemanas
Temperature Heater Pengesan
detector Suis suhu Pengesan Pemanas
Switch Temperature cahaya Heater
Pengesan cahaya detector Light detector
Light detector
0 0 0 1
1 0 0 1
0 0 1 0

1 0 1 1 UNIT 4
0 1 0 0
UNIT 4
1 1 0 1
0 1 1 0

1 1 1 1





5 Sistem kawalan untuk lampu jalan
Control system for street lights
Input Output
Suis Input Output
Switch
Lampu jalan Suis Pengesan cahaya Lampu jalan
Street light Switch Light sensor Street light
Pengesan cahaya
Light detector 0 0 1
0 1 0

1 0 1
1 1 1





© Nilam Publication Sdn. Bhd. 152

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Latihan / Exercise

1 (a) Rajah menunjukkan get logik, L, dengan isyarat dalam A dan B.
The diagram shows a logic gate, L, with input signals A and B.

KBAT
A L C
B

Isyarat input A Isyarat input B
Input signal A Input signal B

(i) Namakan get logik L.
Name the logic gate L.
(ii) Lukis isyarat output C dalam graf di bawah.
Draw the output signal C in the graph below.







(b) Get logik L disambung dengan get logik M dan N seperti ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Logic gate L is connected to logic gates M and N as shown in the diagram below.

X
L

N Z
M
Y
(i) Lengkapkan jadual kebenaran di bawah.
Complete the truth table below.

Input / Input Output / Output UNIT 4
X Y Z
UNIT 4
0 0
0 1
1 0
1 1

(ii) Nyatakan algebra Boolean yang mengaitkan X, Y dan Z.
State the Boolean algebraic to relate X, Y and Z.

Penyelesaian
Solution
(a) (i) Get ATAU / OR gate (ii) Output C
(b) (i) 0011
X
0011 0111
L Input Output
0101 0110
N Z X Y Z
0011
M 0 0 0
Y 1110
0101 0101 0 1 1
1 0 1
(ii) Z = X + Y
1 1 0



153 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


2 Rajah menunjukkan litar yang digunakan sebagai sistem keselamatan di dalam rumah.
The diagram shows a circuit being used as a safety system in a house.
L
KBAT
R Pintu
Door
Suis utama
Main switch M
A Pintu pagar
S
B Gate
Suis tersembunyi
Hidden switch
(a) Namakan get logik R.
Name logic gate R.
(b) Dengan menggunakan dua suis, dua sel kering dan sebiji mentol, lukis sebuah litar yang sama dengan get logik S.
Using two switches, two dry cells and a bulb, draw a circuit that is equivalent to logic gate S.
(c) Jadual kebenaran mewakili get-get logik berdasarkan rajah di atas.
The following truth table represents the logic gates in the diagram above.

Input / Input Output / Output
A B L M

0 0
0 1
1 0
1 1

(i) Lengkapkan jadual kebenaran di atas.
Complete the truth table above.
(ii) Nyatakan algebra Boolean untuk menghubung kait L, A dan B.
State the Boolean algebra to relate L, A and B.
(iii) Apakah yang berlaku kepada pintu dan pintu pagar apabila suis utama ditutup?
What happens to the door and the gate when the main switch is closed? UNIT 4

Penyelesaian
UNIT 4
Solution
(a) get DAN / AND gate

(b)








(c) (i) A B L M
0 0 0 0
0 1 0 1
1 0 1 1
1 1 1 1


(ii) A . (A + B)
(iii) Kedua-dua pintu dan pagar terbuka.
Both the door and the gate are open.







© Nilam Publication Sdn. Bhd. 154

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


L atihan Pengukuhan / Enrichment Exercise


1 Antara komponen elektronik berikut, yang manakah Antara berikut, pasangan amplitud dan frekuensi yang
boleh menyimpan cas dan sebagai perata arus dalam litar manakah menerangkan perbandingan antara Rajah 3(b)
rektifikasi? / Which of the following electronic components daripada Rajah 3(a)? / Which pair of amplitude and
can store charge and also smoothen the output current of a frequency is correct to explain the difference of Diagram
rectification circuit? 3(b) from Diagram 3(a)?
A Perintang / Resistor Amplitud Frekuensi
B Diod / Diode Amplitude Frequency
C Kapasitor / Capacitor Lebih rendah Lebih rendah
D Termistor / Thermistor A
Lower Lower

2 Rajah 2.1 menunjukkan surihan osiloskop yang dihasilkan B Lebih rendah Lebih tinggi
Lower
Higher
oleh input 2 V pada frekuensi 50 Hz. Lebih tinggi Lebih tinggi
Diagram 2.1 shows the oscilloscope trace produced by an C Higher Higher
input of 2 V at a frequency of 50 Hz.
D Lebih tinggi Lebih rendah
Higher Lower
4 Rajah 4 menunjukkan stuktur atom suatu bahan
semikoduktor tulen. / Diagram 4 shows an atomic structure
of an intrinsic material of pure semiconductor.

Si Si Si Si
Rajah 2.1 / Diagram 2.1
Rajah 2.2 menunjukkan surihan dari input baru pada Si Si Si Si
osiloskop yang sama. Si Si Si Si
Diagram 2.2 shows the trace from a new input on the same
oscilloscope. Rajah 4 / Diagram 4
Antara berikut, elemen bendasing yang manakah perlu
ditambah untuk membentuk semikonduktor jenis-n?
Which impurity element should be added to form n-type UNIT 4
semiconductor?
A Boron / Boron
UNIT 4
B Indium / Indium
C Galium / Gallium
Rajah 2.2 / Diagram 2.2 D Fosforus / Phosphorus
Berapakan nilai input yang baru?
What is the value of the new input ? 5 Rajah 5 menunjukkan dua diod yang disambungkan selari
A 1 V pada 50 Hz / 1 V at 50 Hz dalam suatu litar. / Diagram 5 shows two diodes which are
B 2 V pada 50 Hz / 2 V at 50 Hz connected in parallel in a circuit.
C 2 V pada 100 Hz / 2 V at 100 Hz S
D 4 V pada 50 Hz / 4 V at 50 Hz
R
3 Rajah 3(a) dan 3(b) menunjukkan paparan gelombang P
yang terbentuk pada skrin osiloskop sinar katod daripada
dua sumber yang berbeza.
Diagrams 3(a) and 3(b) shows the display of wave form on Q
cathode ray oscilloscope screen from the different source.
Rajah 5 / Diagram 5
Apabila suis S ditutup, mentol yang manakah akan
menyala?
When switch S is closed, which bulb will light up?
A P sahaja / P only
B P dan Q sahaja / P and Q only
C P dan R sahaja / P and R only
Rajah 3(a) Rajah 3(b) D P, Q dan R / P, Q and R
Diagram 3(a) Diagram 3(b)

155 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


6 Rajah 6 menunjukkan proses pancaran termion. 8 Rajah 8 menunjukkan gabungan get-get logik dengan satu
Diagram 6 shows the process of thermionic emission. input dan dua output X dan Y.
Diagram 8 shows the combination of logic gates with one
Y Y Y Y input and two output X and Y.

Output
Logam M Output
Metal M X
Input
Input
X

Rajah 6 / Diagram 6 Y
Antara berikut, yang manakah betul tentang X dan Y?
Which of the following is correct about X and Y? Rajah 8 / Diagram 8
Output manakah yang betul?
X Y Which output is correct?

A Cahaya dikenakan Elektron Output
Light is applied Electron Input
X Y
B Cahaya dikenakan Ion positif A 0 1 1
Light is applied Positive ion
B 0 0 1
C Haba dikenakan Elektron C 1 1 1
Heat is applied Electron
D 1 0 1
D Haba dikenakan Ion positif
Heat is applied Positive ion
9 Rajah 9 menunjukkan satu litar elektrik.
Diagram 9 shows an electric circuit
7 Rajah 7 menunjukkan litar menyalakan diod pemancar
cahaya (LED) pada waktu siang.
Diagram 7 shows the circuit light up the light-emitting diode
(LED) during daylight. C R Ke O.S.K.
To C.R.O.
LED Input a.u UNIT 4
X a.c input
UNIT 4
Perintang R 2 Bateri
Resistor R 2 Battery
Rajah 9 / Diagram 9
Transistor npn Corak gelombang manakah yang dipaparkan oleh skrin
Y npn transistor O.S.K.?
Which wave pattern is displayed on the screen of C.R.O.?
Rajah 7 / Diagram 7 A
Antara berikut, yang manakah betul tentang komponen-
komponen X dan Y? / Which of the following is correct about
components X and Y? B
Komponen X Komponen Y
Component X Component Y

A Termistor Perintang C
Thermistor Resistor
B Perintang R Termistor
Resistor R Thermistor D

C Perintang Peka Cahaya Perintang
Light-Dependent Resistor Resistor

D Perintang Perintang Peka Cahaya
Resistor Light-Dependent Resistor



© Nilam Publication Sdn. Bhd. 156

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


10 Rajah 10 menunjukkan satu kombinasi bagi tiga get logik. Isyarat output manakah yang betul?
Isyarat X dan isyarat Y dibekalkan kepada input. Which output signal is correct?
Diagram 10 shows a combination of three logic gates. Signal A
X and signal Y are supplied to the input.


X
B

X
Input
Input
Y Output C
Output

Y
D
Rajah 10 / Diagram 10




S oalan Struktur / Structure Questions


1 Rajah 1.1 dan Rajah 1.2 menunjukkan dua diod A dan B, dua mentol P dan Q disambung kepada satu sel kering dengan dua
susunan yang berbeza.
Diagram 1.1 and Diagram 1.2 shows two diodes A and B, two bulbs P and Q are connected to a dry cell with two different arrangements.


A P A P


B Q B Q


Suis Suis
Switch Switch UNIT 4
Rajah 1.1 / Diagram 1.1 Rajah 1.2 / Diagram 1.2
UNIT 4
(a) Berdasarkan Rajah 1.1 dan Rajah 1.2, / Based on Diagram 1.1 and Diagram 1.2,
(i) bandingkan sambungan diod-diod kepada terminal sel kering.
Compare the connection of diodes to the terminal of the dry cell.
Rajah 1.1 – anod pada diod disambungkan ke terminal positif sel kering.

Rajah 1.2 – anod pada diod disambungkan ke terminal negatif sel kering.
Diagram 1.1 – anode of the diode is connected to positive terminal of dry cell.

Diagram 1.2 – anode of diode is connected to the negative terminal of dry cell.
(ii) bandingkan nyalaan mentol-mentol itu. / compare the lighting of the bulbs.
Mentol dalam Rajah 1.1 menyala, mentol dalam Rajah 1.2 tidak menyala

Bulb in Diagram 1.1 lights up, bulb in Diagram 1.2 does not light up.
(iii) hubung kaitkan antara sambungan diod-diod kepada terminal sel kering dengan nyalaan mentol.
relate the connection of diodes to the terminal of the dry cell with the lighting of the bulbs.
Mentol tidak menyala apabila terminal positif diod disambung kepada terminal negatif bateri // pincang songsang.

Mentol menyala apabila terminal positif diod disambung kepada terminal positif bateri // pincang depan.
The bulb does not light up when the positive diode is connected to negative terminal of battery // reversed biased.

The bulb light up when the positive diode is connected to positive terminal of battery // forward biased.


157 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Teknik Menjawab [Format Kertas 2 : Kefahaman / Esei Pendek]
Answering Technique [Paper 2 Format : Comprehension / Short Essay]



Soalan / Question: Jawapan / Answer:
1 Terangkan bagaimana sistem audio berfungsi. • Semasa bercakap melalui mikrofon, arus berubah-ubah
Explain how the audio system functions.
[4 markah / marks] dihasilkan
When speaking through the microphone, the varying current is produced

• Mikrofon: tenaga bunyi → tenaga elektrik
Microphone: sound energy → electric energy
• Arus berubah-ubah melalui kapasitor C 1 dan bercampur
R 1 R 2
C 2
9 V dengan I B , berlaku pertambahan kecil dalam I B
C I C The varying current passes through the capacitor C 1 and adds with I B ,
C 1
B Pembesar
suara causes the small increase in I B
I B Speaker
Mikrofon E • Apabila I a bertambah, I c juga bertambah
Microphone I E
When I a increases, I c also increases
• Berlaku amplifikasi arus
Current amplification occurs
• Pembesar suara: tenaga elektrik → tenaga bunyi
Speaker: electric energy → sound energy

2 Terangkan bagaimana lampu menyala pada waktu malam dan padam pada waktu siang secara automatik.
Explain how lamp lights up at night and switches off at daytime automatically.
UNIT 4
[4 markah / marks]


UNIT 4
Mentol
10 kΩ Bulb

C
B 6 V

E Maklumat tambahan:
Additional information:

PPC
LDR





Waktu malam / At night : Waktu siang / Daytime :
• Rintangan PPC bertambah / The resistance of LDR increases • Rintangan PPC berkurang / The resistance of LDR decreases

• VBE bertambah / V BE increases • VBE berkurang / V BE decreases
• IB bertambah / I B increases • IB berkurang / I B decreases
• IC bertambah / I C increases • IC berkurang / I C decreases
• Transistor dihidupkan / The transistor is switched on • Transistor dimatikan / The transistor is switched off





© Nilam Publication Sdn. Bhd. 158

MODUL • Fizik TINGKATAN 5
Keradioaktifan

5
Radioactivity






Objektif pembelajaran / Learning objective

• Memahami nukleus atom. / Understanding the nucleus of an atom.
• Menganalisis reputan radioaktif. / Analysing radioactive decay.
• Memahami kegunaan radioisotop. / Understanding the uses of radioisotopes.
• Memahami tenaga nuklear. / Understanding the nuclear energy.
• Kesedaran kepentingan pengurusan bahan radioaktif yang betul.
Realising the importance of proper management of radioactive substance.




Nukleus Suatu Atom
5.1 The Nucleus of An Atom


Menerangkan komposisi dalam nukleus suatu atom
Describes the composition of the nucleus of an atom

Neutron • Nukleus terdiri daripada proton dan neutron.
Neutron The nucleus consists of protons and neutrons.


• Proton dan neutron juga dikenali sebagai nukleon .
Protons and neutrons are also known as nucleons .
Nukleus Proton
Nucleus Proton
• Proton adalah bercas positif.
A proton is positively charged.
p
1
Elektron • Notasi proton : 1 . 1
p
Electron The notation of proton : 1 .
• Neutron adalah tidak bercas atau neutral dan jisimnya hampir
• Jisim terdiri daripada zarah-zarah halus yang dikenali sebagai sama dengan jisim proton.
atom Neutrons are uncharged or neutral and its mass is almost equal to UNIT 5
the mass of the proton.
UNIT 5
Matter is made up of fine particles called atoms .
n
1
• Notasi neutron : 0 .
n
1
• Setiap atom mempunyai satu teras yang sangat tumpat dan The notation of neutron : 0 .
kecil, dikenali sebagai nukleus.
Each atom has a very dense and small core, known as the nucleus. • Suatu atom adalah neutral dari segi cas kerana
bilangan proton sama dengan bilangan elektron, cas bersih
• Kebanyakan jisim suatu atom tertumpu pada nukleus. ialah sifar.
Most of the mass of an atom is concentrated in the nucleus.
An atom is neutral charge because the number of
• Elektron-elektron mengorbit mengelilingi nukleus. protons equal the number of electrons, the net charge is zero.
The electrons orbiting around the nucleus.

• Elektron adalah bercas negatif.
An electrons are negatively charged.
e
0
• Notasi elektron : –1 .
e
0
The notation of electron : –1 .

159 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Terminologi Penerangan
Terminology Explanation

Nombor proton, Z Bilangan proton dalam suatu nukleus.
Proton number, Z Number of protons in a nucleus.

Nombor nukleon, A Jumlah bilangan proton dan neutron dalam suatu nukleus.
Nucleon number, A Is the total number of protons and neutrons in a nucleus.

Nuklid Nuklid ialah struktur atom tertentu yang mempunyai nombor nukleon dan nombor proton tersendiri.
Nuclide A nuclide is an atom of a particular structure, having its own particular nucleon number and proton number.
A X • A = nombor nukleon / nucleon number
• Z = nombor proton / proton number
Z • X = simbol suatu elemen kimia / a chemical element symbol



Contoh (i) Nombor proton bagi atom C ialah 6.
Example The proton number of C is 6.
(ii) Nombor nukleon bagi atom C ialah 12.
6C (iii) Bilangan neutron dalam atom C ialah 6.
12 The nucleon number of C is 12.
The number of neutrons in C nucleus is 6.

Isotop Isotop ialah struktur atom yang mempunyai nombor proton yang sama tetapi nombor nukleon yang berbeza.
Isotope Isotopes are atoms which have the same proton number but different nucleon numbers.






3 Sesetengah isotop wujud
1 Sifat kimia yang sama. secara semula jadi .
Same chemical properties.
Some isotopes exist
naturally .

Ciri-ciri isotop
Characteristics of
isotope

2 Sifat fizikal berbeza 4 Sesetengah isotop dapat UNIT 5
kerana jisim berbeza. dihasilkan secara buatan .
UNIT 5
Different physical properties Some isotopes can be produced
artificially
because different mass. .




12
14
Contoh isotop / Example of isotopes: C dan / and C
6
6
14 C C
12
6 6
Nombor proton 6 6
Proton number
Nombor nukleon 14 12
Nuclean number

Bilangan neutron dalam nukleus
Number of neutrons in the nucleus 14 – 6 = 8 12 – 6 = 6


© Nilam Publication Sdn. Bhd. 160

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Reputan Radioaktif
5.2 Radioactive Decay


Terminologi / Terminology Penerangan / Explanation
Keradioaktifan Penyusutan secara spontan suatu nukleus yang tidak stabil menjadi nukleus yang lebih stabil dengan
Radioactivity memancarkan sinaran radioaktif. / The spontaneous decay of an unstable nucleus to become more stable
nucleus by emitting radioactive rays.
Proses spontan Proses yang tidak dipengaruhi oleh faktor luaran seperti suhu, tekanan, medan elektrik dan medan
Spontaneous process magnet. / The process that not affected by the external factors such as temperature, pressure, electric fields
or magnetic fields.
Sinaran radioaktif Merujuk kepada zarah-zarah yang bertenaga atau foton seperti zarah alfa, zarah beta dan sinar gama.
Radioactive radiation Referring to the energetic particles or photons such as alpha particles, beta particles and gamma rays.



Reputan radioaktif Proses perubahan suatu nukleus yang tidak stabil menjadi nukleus yang stabil dengan pemancaran
Radioactive decay sinaran radioaktif. / The process of changing an unstable nucleus to become stable nucleus and by the
emission of radioactive radiation.

Setengah hayat Masa yang diambil untuk keradioaktifan berkurang menjadi separuh daripada keradioaktifan asal.
Half-life The time taken for radioactivity to reduce to half of the original radioactivity.


Perbandingan antara 3 jenis sinaran radioaktif
The comparison between the three types of radioactive radiations
Sifat Alfa Beta Gama
Characteristics Alpha Beta Gamma
2He 0 e
4
Semula jadi –1 Gelombang elektromagnet
Nature Nukleus helium Elektron berkelajuan tinggi Electromagnetic wave
Helium muclei High velocity electron

Jisim / Mass Besar / Large Kecil / Small Tiada / Null

Jenis cas Positif Negatif / Negative Neutral
Type of charge Positive Neutral UNIT 5
Sehingga 10% kelajuan cahaya Sehingga 99% kelajuan cahaya Up Kelajuan cahaya
Kelajuan
UNIT 5
Speed Up to 10% speed of light to 99% speed of light Speed of light

Kuasa pengionan Tinggi / High Sederhana Rendah
Power of ionisation Moderate Low

Kuasa penembusan Sangat tinggi
Power of Rendah Sederhana / Moderate
penetrating Low Very high
Boleh Sehelai kertas Beberapa mm aluminium Beberapa cm blok plumbum
diberhentikan oleh paper aluminium A few cm of lead block
Can be stopped by A piece of A few mm of




Runut
Track





161 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Ciri-ciri Sinaran Radioaktif
Characteristics of Radioactive Emissions


Interaksi dengan medan elektrik dan
Kesan pengionan Kuasa penembusan medan magnet
Ionising effect Penetration power Interaction with electrical field and
magnetic field

Pengionan atom menghasilkan ion-ion (a) Sinar radioaktif yang mempunyai (a) Pesongan zarah beta lebih besar dari
positif dan ion-ion negatif kuasa pengionan yang paling tinggi zarah alfa kerana jisim beta lebih
The ionisation of an atom produces positive akan mempunyai kesan penembusan kecil dari jisim alfa.
ion and negative ions yang paling rendah. The deflection of beta particles is
Radiation which has the strongest larger than alpha particles because
Alfa / Alpha ionising power will have the lowest beta particles have a smaller mass than
(a) Tumpat / Dense penetration effect. alpha particles.
(b) Runut yang lurus (b) Sinaran radioaktif akan kehilangan (b) Sinaran gama tidak terpesong kerana
Straight tracks sebahagian tenaganya setiap kali ia tidak membawa cas.
(c) Zarah alfa mempunyai jisim dan pasangan ion dihasilkan. Gamma rays are not deflected because
momentum yang besar maka ia tidak The radioactive emission loses some they do not carry any charge.
mudah terpesong. of its energy each time an ion pair is
Alpha particle has a large mass and produced. Medan elektrik
momentum so it is not easily detected. (c) Zarah alfa kehilangan tenaga sangat Electric field
(d) Zarah alfa menghasilkan banyak cepat semasa bergerak melalui Sumber radioaktif zarah-α
α-particles
pasangan ion dalam medium. medium. sinar-γ
Alpha particles produce the most ion Alpha particles lose energy very quickly Radioactive source γ-rays
pairs in a medium. as they move through a medium. zarah-β
β-particles
(d) Oleh itu, zarah alfa mempunyai kuasa
Beta / Beta penembusan yang paling rendah.
So alpha particles have the lowest
(a) Zarah beta yang sangat laju penetrating power. Medan magnet
mempunyai runut yang nipis dan lurus Magnetic field
The faster beta particle has thin straight Zarah alfa dan zarah beta akan terpesong
tracks
zarah α apabila melepasi medan magnet tetapi
(b) Zarah beta yang lebih perlahan α-particles sinaran gama tidak dipesongkan.
mempunyai runut yang pendek dan Alpha particles and beta particles are
tebal melengkung secara rawak. zarah β deflected when they pass through a magnetic
The slower beta particles have short β-particles field while gamma rays are not deflected.
and thick tracks which curve in random γ γ
directions. sinar γ
γ-rays α α UNIT 5

UNIT 5
Gama / Gamma β
Sinaran gama tidak menghasilkan runut Sehelai Aluminium Plumbum β
yang tebal, jelas dan berterusan kerana kertas (beberapa (beberapa
kuasa pengionan yang paling rendah. A sheet mm) cm)
Lead
The gamma rays do not produce thick, clear of paper Aluminium (A few cm) α, β, γ α, β, γ
(A few mm)
and continuous tracks due to their low Petunjuk / Key:
ionising power. Medan magnet ke
dalam kertas
Magnetic field into
the paper


Video







Keradioaktifan
Radioactivity
https://goo.gl/YjKrUa

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 162

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Alat-alat pengesan radioaktif
Radioactive detector


1 Elektroskop bercas / Gold leaf electroscope • Sumber radioaktif didekatkan kepada ceper elektroskop, ia
mengionkan udara.
Ion- ion
Ions The radioactive source is brought near to the electroscope dish, it
ionises the air.
Sumber radioaktif
Ceper Radioactive source • Cas dari udara akan tertarik ke ceper, bergantung kepada jenis
Dish cas pada elektroskop.
Charge from air will attracted to the dish, depends to the type of
Kerajang emas
menguncup charge on electroscope.
Gold leaf contracted • Kerajang emas menguncup apabila semua cas telah
dinyahcaskan.
The gold leaf contracted when all charge have been discharged.
• Sesuai digunakan bagi mengesan zarah alfa.
Suitable to use for detection of alpha particles.

2 Tiub Geiger-Muller / Geiger-Muller tube • Sinar radioaktif menembusi tingkap mika dan masuk ke dalam
tiub. / The radioactive rays penetrate the mica window and enter
Gas argon pada the tube.
Tingkap mika nipis tekanan rendah • Sinar radioaktif mengionkan molekul-molekul gas argon.
Thin mica window Low pressure
argon gas The radioactive radiation ionises the molecules of argon gas.
• Ion-ion postif molekul gas argon ditarik ke katod, manakala
VLT / UHT ion- ion negatif molekul gas argon ditarik ke anod.
Katod (dinding logam) The positive ions of argon gas molecules are pulled to the cathode
Cathode (metal wall)
Amplifier while the negative ions of argon gas molecules are pulled to the
Amplifier anode.
Meter kadar • Penyahcasan ion-ion menghasilkan denyutan elektrik dan
Rate meter diperbesarkan oleh amplifier dan dicatatkan oleh meter kadar
dalam selang masa tertentu.
• Tanpa sumber radioaktif, meter kadar menunjukkan bacaan
Without radioactive sources, the rate meter shows the reading. The discharge of ions generates electrical pulses and been
• Bacaan ini dikenali sebagai bacaan latar belakang yang amplified by an amplifier and recorded by the rate meter within a
berpunca daripada sinar radioaktif semula jadi seperti sinar certain time interval.
kosmik, batu-bata, bumi, bangunan dan sebagainya. • Tiub GM sesuai untuk mengesan sinaran alfa, beta dan gama.
This reading is known as background reading emanating from GM tube is suitable for detecting alpha, beta and gamma
the natural radioactive rays such as cosmic rays, bricks, earth, radiation. UNIT 5
buildings, and others.
UNIT 5
3 Kebuk Awan / Cloud chamber • Sinar radioaktif mengionkan molekul-molekul udara yang
ditepukan dengan alkohol.
Kain felt dibasahkan
dengan alkohol Tingkap perspeks The radioactive radiation ionises the air molecules which are
Felt cloth moistened Perspex window saturated by alcohol.
with alcohol
Sumber radioaktif • Wap alkohol terkondensasi pada ion-ion dan membentuk
Radioactive source runut-runut putih.
Cahaya Ais kering The alcohol vapour condensed on the ions and formed white
Light Dry ice tracks.
• Zarah alfa, beta dan gama menghasilkan runut yang berbeza.
Aplha, beta and gamma particles produce different tracks.
Baji Span Baji
Wedges Sponge Wedges









163 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



4 Pembilang bunga api / Sparks counter • Sumber radioaktif didekatkan kepada kasa dawai.
The radioactive source is brought near to the wire gauze.
• Sinar radioaktif mengionkan molekul-molekul udara.
Sumber radioaktif The radioactive radiation ionises the air molecules.
Radioactive source • Penyahcasan ion-ion molekul udara di katod dan anod akan
menghasilkan percikan bunga api.
Kasa dawai The discharge of ions of air molecules at the cathode and the
Wire gauze anode will generate sparks.
• Sesuai digunakan untuk mengesan sinar alfa kerana sinar alfa
2 mm mempunyai kuasa pengionan yang tinggi.
Voltan It is suitable to be used to detect alpha rays because the alpha
Wayar lampau
Wire tinggi rays have a high power of ionisation.
Extra
high
tension

5 Lencana Fotografik / Photographic badge
• Dipakai oleh individu yang menguruskan bahan radioaktif.
It is worn by person who manages radioactive materials.
• Bahagian filem yang terdedah kepada sinar radioaktif menjadi warna hitam.
The part of film which is exposed to radioactive rays will become black.
• Darjah kehitaman menunjukkan darjah pendedahan individu tersebut kepada sinaran radioaktif.
The degree of blackness indicates degree the individual exposed to the radioactive rays.



Reputan radioaktif / Radioactive decay

Alfa / Alpha Beta Gama / Gamma

ZX Z–2 Y 2He ZX Z+1Y –1e ZX ZY
A
A
4
A
A
A–4
0
A
• Nuklid anak mempunyai dua proton • Satu neutron bertukar menjadi satu • Pancaran sinar gama tidak mengubah
dan dua neutron kurang daripada nuklid proton baru dan satu elektron baru struktur nukleus atom, cuma
induk. sewaktu reputan beta. menjadikannya lebih stabil. UNIT 5
The daughter nuclides have two protons A neutron turns into a new proton and a The emission of gamma rays do not
and two neutrons less than the parent new electron during the beta decay. change the structure of the atomic
UNIT 5
nuclide. • n → p + e nucleus, it just make it more stable.
1
1
0
–1
1
0
• Nombor proton berkurang sebanyak • Proton baru kekal dalam nukleus • Biasanya sinar gama akan dipancarkan
dua dan nombor nukleon berkurang manakala elektron baru dipancarkan bersama dengan sinar alfa dan sinar
sebanyak empat. sebagai sinar beta beta.
The number of protons is reduced by two The new proton remains in the nucleus Usually gamma rays will be emitted with
and the number of nucleons is reduced while the new electron is emitted as beta alpha and beta rays.
by four. • Sewaktu pancaran alfa dan beta, tenaga
• Nukleus kehilangan satu neutron tetapi
mendapat satu proton. lebihan dibebaskan sebagai sinar gama.
During emission of alpha and beta, the
The nucleus loses one neutron but got excess energy is released as gamma rays
one proton.
• Nombor proton bertambah sebanyak
satu.
The proton number increases by one.
• Nombor nukleon tidak berubah.
The nucleon number is unchanged.




© Nilam Publication Sdn. Bhd. 164

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



• Ada kalanya, nuklid anak yang terhasil daripada reputan radioaktif masih tidak stabil.
Sometimes, the daughter nuclide resulted from radioactive decay is still unstable.
• Nuklid anak tersebut akan terus mereput melalui beberapa siri reputan sehingga
Huraikan siri reputan radioaktif menghasilkan nuklid anak yang paling stabil.
Describe radioactive decay series The daughter nuclide will continue to decay through a series of decays until it produces the
most stable daughter nuclide.
• Dalam setiap proses reputan mungkin menghasilkan zarah alfa, zarah beta dan gama.
In each process of decay , it may produce alpha particles, beta particles and gamma.


Contoh siri reputan radioaktif / Example of radioactive decay series


238 U
Pa
234 U

230
Ra
226
222
87 88 89 90 91 92
Reputan kali ke- Persamaan reputan Keterangan
The decay time Equation of decay Explanation


234
Th
Pertama 238 U → Th + He 90
234
4
First 92 90 2 masih tidak stabil dan akan terus mereput
is still unstable and continues to decay
234
Pa
91
Kedua 234 Th → Pa + e
234
0
Second 90 91 –1 masih tidak stabil dan akan terus mereput
is still unstable and continues to decay
234
U
92
Ketiga 234 Pa → U + e UNIT 5
234
0
Third 91 92 –1 masih tidak stabil dan akan terus mereput
UNIT 5
is still unstable and continues to decay
230
Th
90
Keempat 234 U → Th + He
230
4
Fourth 92 90 2 masih tidak stabil dan akan terus mereput
is still unstable and continues to decay
226
Ra
Kelima 230 Th → Ra + He 88
226
4
Fith 90 88 2 adalah paling stabil dan reputan berhenti
its the most stable and the decay stop
Siri reputan radioaktif ini menghasilkan 3 zarah alfa dan 2 zarah beta
This radioactive decay series produce 3 alpha particles and 2 beta particles






165 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Masa yang diambil untuk aktiviti suatu bahan radioaktif / radioaktiviti berkurang
Huraikan setengah hayat (T 1 ) menjadi separuh daripada aktiviti asal.
2
Describes half-life (T ) The time taken for the activity of a radioactive substance / radioactivity to decrease
1
2
to be halfed of the original activity.

Contoh / Example

Aktiviti Aktiviti
Activity Activity

No 256

1 128
2 No
1 64
4 No 32
Masa 0 Masa / jam
0 T 1 2T 1 Time 3 6 9 Time / hour
2 2


256 → 128 (T 1 = 3 jam) Setengah hayat adalah sama bagi suatu bahan radioaktif yang
2
128 → 64 (T 1 = 6 − 3 = 3 jam) sama.
2 Half-life is the same for the same radioactive substance.
64 → 32 (T 1 = 9 − 6 = 3 jam)
2
256 → 128 → 64 → 32
3 T 1 2 = 9 jam

T 1 = 3 jam
2

Graf reputan radioaktif : Hubungan antara kadar reputan radioaktif dan setengah hayat
Graf of radioactive decay: The relationship between the rate of radioactive decay and half-life
Lengkung pereputan bahan radioaktif X dan Y : Ciri-ciri penting pada lengkung pereputan radioaktif :
The decay curve of radioactive substances, X and Y : The important characteristics of the radioactive decay curve:
Aktiviti • Kecerunan graf mewakili kadar reputan radioaktif
Activity The gradient of the graph represents the rate of radioactive decay

• Radioaktiviti berkurang secara eksponen dengan masa UNIT 5
No
Radioactivity decreases exponentially with time
UNIT 5
• Terdapat setengah hayat tertentu
1
2 No There is a certain half-life
X
• Radioaktiviti tidak akan menjadi sifar tetapi menghampiri sifar
Y Masa selepas suatu jangka masa yang panjang di mana garis graf
T 1 (Y) T 1 (X) Time tidak akan menyentuh paksi masa
2 2
Radioactivity will not be zero but approaches zero after a long
period in which the graph line will not touching the time axis















© Nilam Publication Sdn. Bhd. 166

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


(a) Lengkapkan jadual di bawah dengan membandingkan aspek-aspek yang dinyatakan:
Complete the table below by comparing the aspects mentioned:


Aspek Bahan radioaktif X Bahan radioaktif Y
Aspect Radioactive substance X Radioactive substance Y

Aktiviti asal
Initial activity Sama / Same

Kecerunan graf Lebih kecil / Smaller Lebih besar / Larger
Gradient of the graph
Kadar reputan Lebih rendah / Lower Lebih tinggi / Higher
Rate of decay

Setengah hayat Lebih besar / Larger Lebih kecil / Smaller
Half-life

(b) Hubung kaitkan kadar reputan radioaktif dan setengah hayat:
Relate the rate of radioactive decay and the half-life:
Semakin berkurang kadar reputan radioaktif, semakin bertambah setengah hayat ATAU sebaliknya.
As the rate of radioactive decay decreases, the half-life increases OR vice versa.



Contoh / Example
1 Setengah hayat unsur radioaktif yang berjisim 40 g ialah 2 jam. Tentukan jisim unsur radioaktif yang sudah mereput selepas
6 jam.
The half-life of a radioactive material of mass 40 g is 2 hours. Determine the mass of the radioactive material that has decayed after
6 hours.
Penyelesaian
Solution
2 jam / hours 2 jam / hours 2 jam / hours
40 g 20 g 10 g 5 g
Selepas 6 jam, 35 g sudah mereput
So after 6 hours, 35 g has decayed
UNIT 5



UNIT 5

2 Setengah hayat untuk Natrium-24 ialah 16 jam. Berapakah masa yang diambil untuk Natrium-24 untuk menyusut dari 0.64 g
kepada 0.04 g?
The half-life of Sodium-24 is 16 hours. What is the time taken for Sodium-24 to shrink from 0.64 g to 0.04 g?
Penyelesaian
Solution
16 jam / hours 16 jam / hours 16 jam / hours 16 jam / hours
0.64 g 0.32 g 0.16 g 0.08 g 0.04 g
Masa yang diambil = 16 jam × 4 = 64 jam
Time taken = 16 hours × 4 = 64 hours











167 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Kegunaan Radioisotop
5.3 The Uses of Radioisotopes


Terminologi Penerangan
Terminology Explanation

Radioisotop Radioisotop adalah isotop yang tidak stabil yang mana nukleus yang tidak stabil mereput dan memancarkan
Radioisotope sinar radioaktif seperti α, β, γ.
Radioisotopes are unstable isotopes with unstable nuclei which decay and emit radioactive emissions like α, β, and γ.


Aplikasi radioisotop / Applications of radioisotopes

1 Perubatan / Medicine

Jenis radioisotop Penggunaan radioisotop
Type of radioisotope Uses of the radioisotope

• Ia mempunyai setengah hayat selama 15 jam dan digunakan untuk mengesan kedudukan darah beku
(thrombosis) dalam salur darah.
It has a half-life of 15 hours and is used to detect the positions of blood clots (thrombosis) in veins.
Natrium-24
Sodium-24 • Natrium-24 disuntik ke dalam saluran darah dan sinar gama dan sinar beta yang dipancar dikesan oleh
kamera sinar dari luar badan.
Sodium-24 is injected into the blood stream and gamma rays and beta rays emitted are detected by a ray
camera outside the body.
• Ia mempunyai setengah hayat selama 6 jam dan digunakan untuk mengkaji darah dalam jantung.
It has a half-life of 6 hours and is used to study the blood in the heart.
Teknetium-99
Technetium-99 • Ia hanya memancarkan sinaran gama dan tidak menghasilkan zarah alfa atau zarah beta yang berbahaya
di dalam badan.
It emits only gamma rays and produces no harmful alphas or betas inside the body.

• Ia mempunyai setengah hayat selama 5 hari dan digunakan untuk mengkaji fungsi paru-paru.
It has a half-life of 5 days and is used in studying lung functions.
• Pesakit diminta untuk bernafas menggunakan udara yang mengandungi gas xenon-133.
A patient is asked to breathe air containing the gas xenon-133.
• Sinaran gama yang dipancarkan dikaji menggunakan kamera gama yang menghasilkan gambar paru-
Xenon-133
Xenon-133 paru pesakit dari sinaran gama yang diterima.
The gamma rays emitted are studied using a gamma camera which produces a picture of patient’s lungs from
the gamma radiation each one receives. UNIT 5
• Pesakit kemudiannya akan menghembus keluar semua xenon dan hanya menerima sinaran dari dos yang
UNIT 5
kecil.
The patient soon breathes out all the xenon and receives only a tiny dose of radiation.

• Ia mempunyai setengah hayat selama 8 hari. Ia memancarkan sinar gama dan digunakan untuk
Iodin-131 mengesan perubahan dalam kelenjar tiroid.
Iodine-131
It has a half-life of 8 days . It emits gamma rays and is used for detecting changes in the thyroid glands .

• Ia mempunyai setengah hayat selama 13 jam. Ia digunakan untuk mengesan buah pinggang yang
Iodin-123
Iodine-123 tersumbat dalam pesakit.
It has a half-life of 13 hours. It is used to detect blockage in the kidneys of patients.
• Ia mempunyai setengah hayat selama 60 hari. Ia digunakan untuk menganggarkan jumlah darah dengan
Iodine-125 menyuntik serum albumin (HSA) yang telah ditentukan isi padunya.
Iodine-125 It has a half-life of 60 days. It is used to estimate the volume of blood by injecting a measured volume of
human serum albumin (HSA).








© Nilam Publication Sdn. Bhd. 168

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



• Ia mempunyai setengah hayat selama 5 tahun. Ia digunakan secara meluas untuk mengubati penyakit
dengan memberikan dos sinar gama yang banyak untuk mengubati kanser dalaman.
Kobalt-60 It has a half-life of 5 years. It is widely used to give patients a large dose of gamma radiation for the treatment
Cobalt-60 of internal cancers.
• Alur sinar gama dipancarkan tepat kepada kanser daripada sumber kobalt di luar.
A restricted beam of gamma radiation is carefully directed at the cancer site from an external cobalt source.

2 Perindustrian / Industry

Jenis radioisotop Penggunaan radioisotop
Type of radioisotope Uses of the radioisotope

• Ia mempunyai setengah hayat selama 29 tahun. Ia digunakan untuk mengukur ketebalan kertas dalam
perindustrian kertas.
Strontium-90
Strontium-90 It has a half-life of 29 years. It is used to measure the thickness of paper in paper industry.
• Ia memancarkan zarah beta.
It emits beta radiation.

• Ia mempunyai setengah hayat selama 15 jam yang digunakan untuk menguji kebocoran paip bawah
tanah. Natrium-24 ditambahkan dalam air dalam tangki penyimpanan.
Natrium-24 It has a half-life of 15 hours and is used to test for leakage of underground pipes. Sodium-24 is added into the
Sodium-24 water in storage tank.
• Tiub G-M digerakkan di atas paip bawah tanah, kebocoran dapat dikesan.
A G-M tube is moved above the underground pipe, a leakage can be detected.

• Ia mempunyai setengah hayat selama 140 hari. Ia memancarkan zarah alfa. Ia digunakan untuk
meneutralkan cas statik plat fotogra atau cas pada pakaian.
It has a half-life of 140 days. It emits alpha radiation. It is used to neutralise static charges in photographic
Polonium-210 plates or charges on clothes.
Polonium-210 • Zarah alfa mengionkan zarah-zarah udara kepada ion positif dan ion negatif yang mana ia meneutralkan
plat fotografi atau pakaian.
The alpha particles ionise the air particles into positive and negative ions which neutralise the photographic
plates or the clothes.

• Ia mempunyai setengah hayat selama 5 tahun. Ia digunakan untuk mengesan kimpalan dalam struktur
keluli dan saluran paip.
It has a half-life of 5 years. It is used to check welds in steel structures and pipelines.
Kobalt-60 • Sinaran gama dari sumber kobalt-60 yang besar diletakkan di sisi struktur keluli yang terdedah dan plat
Cobalt-60 fotografi diletakkan di sisi yang bertentangan.
Gamma radiation from a large cobalt-60 source placed on one side of a steel structure exposes a photographic
plate at the other side. UNIT 5

UNIT 5
• Ia mempunyai setengah hayat 430 tahun. Ia digunakan dalam pengesan asap.
It has a half-life of 430 years. It is used in a smoke alarm.
• Americium-241 memancarkan zarah beta yang mengionkan udara.
Americium-241 emits beta particles which ionise air.
• Udara yang telah diionkan kemudiannya akan mengkonduksikan elektrik yang membenarkan arus yang
Americium-241 kecil mengalir melaluinya.
Americium-241
The air ions will then conduct electricity allowing a small current to flow through.
• Apabila asap memasuki penggera, zarah asap masuk melalui zarah beta, mengurangkan pengionan dan
arus melalui penggera.
When smoke enters the alarm, the smoke particles get in the way of the beta radiation, thus reducing the
ionisation and the current across the alarm.













169 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



3 Pertanian / Agriculture
Jenis radioisotop Penggunaan radioisotop
Type of radioisotope Uses of the radioisotope

• Ia mempunyai setengah hayat selama 14 hari. Fosforus-32 digunakan sebagai penyurih untuk mengkaji
Fosforus-32 keberkesanan baja.
It has a half-life of 14 days. Phosphorus-32 is used as a tracer in the study of the effectiveness of fertilizers.
Phosphorus-32
• Tumbuh-tumbuhan disiram dengan cecair yang mengandungi fosforus-32.
The plants are watered with a solution containing phosphorus-32.
• Ia mempunyai setengah hayat selama 5 tahun. Sinar gama memancarkan kobalt-60 yang boleh
digunakan dalam pengawetan makanan.
It has a half-life 5 years. The gamma radiation emits from cobalt-60 can be used for food preservation.
• Sesetengah tempat simpanan makanan seperti bijirin dan kacang kering, selalunya diserang oleh
Kobalt-60 serangga semasa disimpan.
Cobalt-60 Some foodstuffs, like grain and dried beans, are often attacked by pests while in storage.
• Rawatan pemancaran membunuh serangga perosak ini dan mengurangkan kerugian.
Radiation treatment kill these pests and reduces the losses.
• Sinar gama juga digunakan untuk mengawal serangga perosak yang memusnahkan tanaman.
The gamma radiation is also used to control insect pests which damage crops.

4 Arkeologi / Archaeology

Jenis radioisotop Penggunaan radioisotop
Type of radioisotope Uses of the radioisotope

• Ia mempunyai setengah hayat 5 700 tahun. Ia digunakan untuk mengukur usia spesimen arkeologi
Karbon-14 dengan menggunakan kaedah pentarikhan karbon.
Carbon-14 It has a half-life of 5 700 years . It is used to measure the age of archaeological specimens by carbon-dating
method.

Uranium-238 • Ia mempunyai setengah hayat selama 5 000 juta tahun. Ia digunakan untuk mengukur masa geologi.
Uranium-238 It has a half-life of 5 000 million years. It is used to measure the geological time.

Maklumat tambahan:
Additional information:

UNIT 5



UNIT 5
Teknik Menjawab [Format Kertas 2 : Bahagian B]
Answering Technique [Paper 2 Format : Part B]

1 Rajah menunjukkan penggunaan radioisotop untuk mengkaji kadar pergerakan baja dalam tumbuhan.
The diagram shows the use of radioisotopes to study the movement of fertiliser in plant.

Tumbuhan
Plant
Pengesan
Detector
Cadang dan terangkan pengubahsuaian yang boleh dibuat untuk
mengkaji tumbuhan tersebut dengan lebih berkesan.
Suggest and explain modifications that can be made to study the plant
effectively.
[10 markah / marks]

Fosforus-32
Phosphorus-32 Pembilang
Counter

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 170

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Cadangan / Suggestion Sebab / Reason
Jenis sinaran radioaktif yang sesuai: Kuasa penembusan sederhana.
The suitable type the radiation: Penetrating power is moderate. [M2]
Beta / Beta [M1]


Jenis alat pengesan: Dapat mengesan sinar alfa, beta dan gama secara berkesan.
The type of detector: Can detect alpha, beta and gamma rays effectively. [M4]
Tiub GM / GM tube [M3]


Setengah hayat sinar radioaktif: Supaya tumbuhan tidak dicemari dengan bahan radioaktif
Half-life of radioactive rays: untuk jangka masa yang terlalu lama. / So that the plants are not
Tidak terlalu panjang dan tidak terlalu pendek, mencukupi
contaminated by radioactive material for too long period.
untuk pelaksanaan kerja pengesanan / Not too long and not
[M6]
too short, enough time for the implementation of dectecting
work [M5]


Kuasa penembusan sinar radioaktif: Dapat menembusi dari bahagian dalam tumbuhan ke luar
Penetrating power of radioactive rays: dengan kadar tertentu / Can penetrate from the inside to the outside
Sederhana / Moderate [M7]
plant at certain rate [M8]


Keadaan jirim bahan radioisotop: Boleh campur dan larut secara seragam di dalam cecair
State of matter of radioisotopes: badan tumbuhan./ Can be uniformly mixed and dissolved in the body
Cecair / Liquid [M9]
fluids of plants. [M10]









2 Rajah menunjukkan penggunaan radioisotop dalam rawatan radioterapi. UNIT 5
The diagram shows the use of radioisotope in a radiotherapy treatment.
UNIT 5

Cadang dan terangkan pengubahsuaian yang boleh
Sinar radioaktif
Radioactive rays dibuat bagi penggunaan radioisotop dalam rawatan
radioterapi secara berkesan.
Suggest and explain modifications that can be made
for the use of radioisotope in a radiotherapy treatment
effectively.
Tempat yang dijangkiti sel kanser [10 markah / marks]
Part infected by cancer cell














171 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Cadangan / Suggestion Sebab / Reason
Jenis sinaran radioaktif yang digunakan: Tenaga tinggi dan boleh membunuh sel kanser
The type of radioactive radiation used: High energy and can kill cancer cells [M2]
Gama / Gamma [M1]


Cara orientasi sinaran radioaktif: Untuk membunuh sel-sel kanser sahaja dan tidak membunuh
Way of orientation of radioactive radiation: sel-sel lain yang sihat
Disasarkan secara tepat pada tempat yang dijangkit To kill the cancer cells only and not kill other healthy cells
sel kanser / Targeted exactly (pin point) on the part [M4]
infected by cancer cells [M3]


Penggunaan dos: / Use of dosage: Mencukupi untuk membunuh sel-sel kanser sahaja
Mengikut darjah keseriusan jangkitan Enough to kill cancer cells only [M6]
Based on the degree of severity of the infection [M5]




Tempoh pendedahan kepada sinar radioaktif: Mengelakkan pendedahan terlalu lama kepada sinar
Duration of exposure to radioactive rays: radioaktif
Pendek / Short [M7] Avoid prolonged exposure to radioactive rays [M8]



Kuasa pengionan sinar radioaktif yang digunakan: Tidak terlalu banyak memusnahkan tisu-tisu yang sihat
Ionisation power of radioactive rays used: Not destroy too much healthy tissues [M10]
Lebih rendah / Lower [M9]








Tenaga Nuklear
5.4 Nuclear Energy
UNIT 5

• Satu unit jisim atom (u.j.a.) ialah jisim bagi satu per dua belas daripada jisim satu
UNIT 5
Unit jisim atom (u.j.a.) atom karbon-12, C.
12
Atomic mass unit (a.m.u.) 6
12
One atomic mass unit (a.m.u.) is 1 of the mass of the carbon-12 atom, C.
12 6
Pembelahan nukleus • Pembelahan nukleus adalah pemecahan satu nukleus yang berat kepada dua
Nuclear Fission nukleus yang lebih ringan, serta menghasilkan dua atau tiga neutron bebas dan
membebaskan tenaga yang sangat besar.
Nuclear fission is the splitting of a heavy nucleus into two lighter nuclei, which emits
92
143 either two or three neutrons and releases large amounts of energy.
• Pembelahan berlaku apabila satu nukleus dihentam oleh satu neutron.
Fission occurs when the nucleus of an atom is bombarded with a neutron.
• Contoh / Example:









© Nilam Publication Sdn. Bhd. 172

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Tindak balas berantai • Tindak balas berantai ialah proses tindak balas pengekalan yang mana hasil
Chain reactions tindak balas ini boleh memulakan tindak balas seterusnya yang serupa. (proses
pembelahan nukleus yang berterusan)
A chain reaction is a self-sustaining reaction in which the products of a reaction can
Neutron
Neutrons initiate another similar reaction.
• Dalam tindak balas berantai, pembelahan yang seterusnya bergantung kepada
U-235
nukleus penghasilan nukleus baru dan hentaman neutron.
nucleus In nuclear chain reactions, the succession depends on the production and capture of
U-235 neutrons.
• Satu neutron menghentam nukleus uranium maka 2 atau 3 neutron dihasilkan.
A neutron bombards a uranium nucleus then 2 or 3 neutrons are produced.

• Neutron yang dihasilkan ini akan berlanggar dengan nukleus uranium yang lain.
These neutrons produced will bombard another uranium nucleus.
Pembelahan
spontan • Untuk setiap tindak balas, lebih banyak neutron terhasil dan menyebabkan
Spontaneous berlakunya tindak balas berantai, sehingga jisim nukleus uranium mencapai jisim
fission Lebih banyak genting. / For each reaction, more neutrons are produced causing a chain reaction
pembelahan terhasil until the mass of the uranium nucleus reaches a critical mass.
daripada hentaman
beberapa neutron • Apabila atom uranium membelah secara berterusan, jumlah tenaga yang besar
More fission triggered by dibebaskan untuk setiap tindak balas. / As uranium atoms continue to split, a
neutrons significant amount of energy is released during each reaction.
• Haba yang dibebaskan boleh dimanfaatkan dan digunakan untuk menjana tenaga
elektrik. / The heat released is used to generate electrical energy.
• Tindak balas berantai yang terkawal digunakan dalam stesen kuasa nuklear.
A controlled chain reaction is used in nuclear power stations.
• Tindak balas berantai yang tidak terkawal digunakan dalam bom nuklear.
An uncontrolled chain reaction is used in nuclear bombs.

• Jisim minimum bagi pembelahan nukleus yang akan mengekalkan tindak balas
Jisim genting
Critical mass berantai.
The minimum mass of nuclear fission that will sustain a nuclear chain reaction.
Pelakuran nukleus • Pelakuran nukleus adalah percantuman dua nukleus yang ringan menjadi
Nuclear fusion nukleus yang lebih berat dengan membebaskan tenaga yang sangat besar.
Nuclear fusion is the combining of two lighter nuclei to form a heavier nucleus with
the release of large amount of energy.
Nukleus
Deuterium • Matahari mendapat tenaganya dari pelakuran nukleus hidrogen.
Deuterium The Sun get its energy from the fusion of hydrogen nuclei. UNIT 5
nucleus
UNIT 5
+ Tenaga • Apabila dua isotop hidrogen-2 nukleus berlanggar dengan halaju yang tinggi, ia
Energy boleh bercantum dan menghasilkan nukleus yang lebih berat. Tenaga yang besar
2
1
3
2
H + H H + n + Tenaga dibebaskan.
1
1
2
0
Energy When two isotope of hydrogen-2 nuclei moving at high speed collide, they combine
Deuterium
Nukleus
Deuterium helium together to produce a heavier nucleus. A large amount of energy is released.
Helium • Suhu gas mesti tinggi supaya nukleus-nukleus yang ringan mempunyai tenaga
nucleus
kinetik purata yang tinggi. Disebabkan keperluan suhu yang tinggi, pelakuran
nukleus juga dikenali sebagai tindak balas termonuklear. / The temperature of a
gas must be high, giving a high average kinetic energy. Due to the requirement of high
temperature, nuclear fusion is also known as a thermonuclear reaction.
Maklumat tambahan:
Additional information:





173 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Tenaga nuklear / Nuclear energy
1 Kedua-dua pembelahan nukleus dan pelakuran nukleus membebaskan tenaga yang sangat besar.
Both nuclear fission and nuclear fusion release a large amount of energy.
2 Sumber tenaga ini adalah daripada jisim yang hilang dalam tindak balas nuklear.
The source of this energy is from the loss of mass in nuclear reactions.

3 Jumlah jisim zarah sebelum tindak balas adalah lebih daripada jumlah jisim zarah selepas tindak balas.
Cacat jisim (jisim yang hilang) = jumlah jisim sebelum tindak balas – jumlah jisim selepas tindak balas
The sum of the masses of the particles before the reaction is more than the sum of the masses of the particles after the reaction.
Mass defect = sum of the masses before the reaction – sum of the masses after the reaction
4 Jisim yang hilang (cacat jisim) dalam tindak balas nuklear bermaksud bahawa jisim tersebut telah berubah menjadi tenaga.
A loss of mass (or mass defect) in a nuclear reaction means that the mass has been changed to energy.
5 Menurut Albert Einstein, hubungan antara jisim dan tenaga diberikan oleh persamaan:
According to Albert Einstein, the relationship between the mass and the energy is given by the equation:

Di mana E = tenaga dibebaskan / Where E = energy released
E = mc 2 m = jisim yang hilang atau cacat jisim / m = loss of mass or mass defect
–1
8
8
c = halaju cahaya = 3 × 10 m s / c = speed of light = 3 × 10 m s –1

Kelebihan dan kekurangan penggunaan pembelahan nuklear
Advantages and disadvantages of using nuclear fission

Kelebihan Kekurangan
Advantages Disadvantages

• Kos menggunakan kuasa nuklear sama seperti arang, jadi • Kos permulaan untuk membentuk dan membina stesen kuasa
ianya tidak mahal. nuklear adalah sangat tinggi.
Nuclear power costs about the same as coal, so it is not The initial cost to design and build a nuclear power station is
expensive. very high.
• Ia menghasilkan tenaga yang sangat besar dengan hanya • Berisiko tinggi untuk berlaku kemalangan jika tindak balas
menggunakan bahan api yang sedikit. berantai hilang kawalan, meletup atau kebocoran bahan
It produces huge amounts of energy from small amounts of fuel. radioaktif yang besar boleh berlaku.
Always a risk for accidents to occur if a chain reaction goes out
• Terdapat banyak simpanan bahan api nuklear di dunia. of control. Explosion or leakage of large amounts of radioactive
Vast reserves of nuclear fuel in the world.
substance may happen.
• Ia tidak menghasilkan asap atau karbon dioksida.
It does not produce smoke or carbon dioxide. • Rod bahan api yang digunakan sangat panas dan mempunyai UNIT 5
setengah hayat yang lama.
• Ia tidak menyumbang kepada kesan rumah hijau. Fuel rods used are very hot and highly radioactive with very long
UNIT 5
Ia menyebabkan pembaziran yang kurang berbanding half-lives.
dengan pembakaran bahan api fosil. • Prosedur yang mahal diperlukan untuk menyejukkan rod dan
It does not contribute to the greenhouse effect. It produces less menyimpannya.
waste than fossil fuels.
Expensive procedures are required to cool down the rods and
• Pusat kuasa nuklear memerlukan bahan api yang kurang store them.
berbanding dengan stesen yang menggunakan bahan api fosil. • Air panas yang dilepaskan dari stesen kuasa nuklear boleh
Nuclear power stations need less fuel than stations which use menyebabkan pencemaran terma.
fossil fuels.
The hot water discharged from the nuclear power stations can
• Menghasilkan radioisotop yang berguna yang boleh cause thermal pollution.
digunakan dalam perindustrian, perubatan, pertanian dan • Pekerja yang bekerja di pusat kuasa nuklear dan yang
kajian. tinggal berdekatan boleh terdedah kepada pemancaran yang
Produces useful radioisotopes as by products that can be used in
industry, medicine, agriculture and research. berlebihan.
People who work in the nuclear power station and those living
• Langkah-langkah keselamatan dalam pengurusan reaktor nearby may be exposed to excessive radiation.
nuklear adalah maju dan selamat.
Safety procedures in the administration of nuclear reactors are
very advanced and safe.



© Nilam Publication Sdn. Bhd. 174

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Latihan / Exercise

1 Polonium-210 mengalami reputan alfa untuk menjadi plumbum-206. Persamaan reputan ialah
Polonium-210 undergoes alpha decay to become plumbum-206. The equation for the decay is:
210 Po 206 Pb + 4 He + Tenaga / Energy
82 84 2

Maklumat tambahan: / Additional information:


210
210
Jisim Po / Mass Po = 209.982 a.m.u.
82 82
206
206
Jisim Pb / Mass Pb = 205.969 a.m.u.
84 84
4
4
Jisim He / Mass He = 4.004 a.m.u.
2
2
1 a.m.u. = 1.66 × 10 kg
–27
c = 3 × 10 m s –1
8
Menggunakan persamaan dan maklumat di atas, kirakan
Using the equation and the information above, calculate
(a) cacat jisim / the mass defect
(b) tenaga dibebaskan / the energy released
Penyelesaian / Solution
206
210
4
(a) Cacat jisim / Mass defect = Jisim / Mass Po – (Jisim / Mass Pb + Jisim / Mass He)
84
2
82
= 209.982 a.m.u. – ( 205.969 a.m.u. + 4.004 a.m.u.)
= 0.009 a.m.u.
(b) E = mc 2
= (0.009 × 1.66 × 10 ) kg × (3 × 10 m s )
-1 2
8
–27
= 0.1345 × 10 J
–11
= 1.345 × 10 –12 J
2 Dalam ujian letupan nuklear, 0.5 g uranium telah ditukar kepada tenaga dalam masa 0.05 µs. Berapakah kuasa dalam letupan
nuklear?
[Halaju cahaya = 3.0 × 10 m s ] UNIT 5
–1
8
In a test of nuclear explosion, 0.5 g of uranium has been converted to energy in 0.05 µs. What is the power of the nuclear explosion?
[Speed of light = 3.0 × 10 m s ]
–1
8
UNIT 5
Penyelesaian / Solution
E
Kuasa / Power, P = t
mc 2
=
t
(0.5 × 10 ) kg × (3.0 × 10 m s )
8
–3
-1 2
=
(0.05 × 10 ) s
–6
= 9 × 10 W
20
Video



Tenaga Nuklear
Nuclear Energy
https://goo.gl/m6TDGq

175 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



. .





Rajah Diagram Dua nukleus ringan mempunyai tenaga kinetik yang cukup besar untuk bercantum dan membentuk satu nukleus yang lebih berat. Two light nuclei have large enough kinetic energy to fuse and form a heavier nucleus. Berlaku pada suhu yang amat tinggi dan sentiasa berlaku pada permukaan matahari Occurs at very high temperatures and always occurs on the surface of the sun
Nukleus Deuterium Deuterium nucleus Deuterium Deuterium












Definisi / Definition : Proses percantuman dua nukleus ringan membentuk satu nukleus yang lebih berat dan membebaskan tenaga The process of combining two lighter nuclei to form a heavier nucleus and release energy Pelakuran Nukleus Nuclear Fusion Dua isotop hidrogen-2 nukleus berlanggar dengan halaju yang amat tinggi Two isotopes of hydrogen-2 nuclei collide with a very high velocity












PEMBELAHAN NUKLEUS DAN PELAKURAN NUKLEUS (Membanding & Membezakan)
Membebaskan tenaga yang sangat besar Berlaku kepada nukleus Occurs to the nucleus


E = mc 2 Release large amounts of energy Menghasilkan cacat jisim (jisim yang hilang) yang ditukarkan kepada tenaga kinetik dan seterusnya tenaga haba Produces mass defect (loss in mass) which is converted to kinetic energy and hence thermal energy


NUCLEAR FISSION AND NUCLEAR FUSION (Comparing & Contrasting)







Definisi / Definition : Proses pemecahan satu nukleus berat kepada dua nukleus yang lebih ringan & membebaskan tenaga The process of breaking a large mass of the nucleus into two lighter nuclei & releasing energy in the process Pembelahan Nukleus Nuclear Fission Tidak memerlukan suhu yang amat tinggi Does not require very high temperatures UNIT 5



UNIT 5









Menghasilkan dua nukleus yang lebih ringan Produces two lighter nuclei




Rajah Diagram
Memerlukan hentaman oleh satu neutron Requires the bombardment of a neutron





92 143



© Nilam Publication Sdn. Bhd. 176

MODUL • Fizik TINGKATAN 5



Kepentingan Pengurusan Bahan Radioaktif yang Betul
5.5 The Importance of Proper Management of Radioactive Substance



Kesan negatif bahan radioaktif Penerangan
The negative effects of radioactive substance Explanation

Kesan somatik Kesan somatik berlaku pada badan orang yang terdedah kepada sinaran radioaktif.
Somatic effect Darjah kemudaratan bergantung kepada dos sinaran yang diterima. Contoh:
keletihan, rambut gugur, kataraks, leukemia kegagalan fungsi organ dan kematian.
Somatic effects occur on the body of person that are exposed to the radioactive ray.
The degree of injury depends on the dose of radiation received. Example: fatigue, hair
loss, cataracts, acute organ failure and death.

Kesan genetik Kesan genetik mempengaruhi sel-sel pembiakan dan menyebabkan kecacatan
Genetic effect zuriat generasi baru, ketidak-normalan kromosom, kanser, dan kemandulan.
Genetic effect affects the reproductive cells and lead to new generation offspring
defects, chromosomal abnormalities, cancer, and infertility.




Langkah-langkah keselamatan
Safety measures
Aspek Penerangan
Aspect Explanation
• Gunakan forsep atau robot kawalan jauh. Jarak antara sumber dan badan
mestilah jauh.
Use forceps or remote control robot. Maintain a safe distance from the source.
• Pakai topeng muka untuk melindungi mata daripada terdedah kepada sinaran
Peralatan yang digunakan dalam menguruskan radioaktif.
sumber radioaktif.
The equipment to be used in handling a Wear a mask to protect the eyes from radioactive radiation exposure.
radioactive source.
• Pakai kot yang kalis pancaran supaya pancaran tidak menembusi ke badan.
Wear a radiation-proof coat so that the radiation cannot penetrate to the body.
• Pakai lencana fotografik untuk mengesan kadar radiasi yang terdedah.
Wear a photographic badge to detect amount of radiation exposed UNIT 5

• Gunakan kotak plumbum atau konkrit yang tebal. Ini boleh menghalang radiasi
UNIT 5
daripada bocor ke persekitaran.
Use a lead box or thick concrete. This can prevent radiation from leaking to the
Kaedah penyimpanan untuk memastikan surrounding.
penyimpanan sumber radioaktif yang selamat. Letakkan simbol radiasi pada kotak simpanan sebagai amaran kepada
Storage method to ensure safe keeping of the •
radioactive sources. pengguna lain terhadap bahaya daripada sumber radioaktif.
Put a radiation symbol on the storage box as warn to other users on the dangers
of the radioctive source.

Langkah berjaga-jaga yang diperlukan apabila • Pastikan masa pendedahan adalah dalam jangka masa yang singkat.
mengendalikan sumber radioaktif. Make sure exposure time as short as possible.
Precaution steps that need to be taken when
handling a radioactive source.










177 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


Pengurusan sisa radioaktif
Radioactive waste management

(a) Sisa paras rendah • Contoh : kertas, kain-kain, alat penuras, peralatan
Low level waste Example : paper, fabrics, filter media, tools
• Terdiri daripada 90% isi padu bahan sisa tetapi 1% • Mengandungi bahan radioaktif dengan setengah hayat yang
daripada keradioaktifan sisa bahan radioaktif. singkat.
Made up of 90% of the volume of waste materials but 1% of Contains radioactive substances with a short half-life.
the radioactivity of the radioactive waste. • Dibungkus dan dimampatkan dalam bekas dan ditanam di
• Sisa buangan yang dihasilkan dari hospital, makmal dan tempat yang jauh dari kawasan kediaman.
industri. Wrapped and packed in a container and planted in a place
Waste generated from hospitals, laboratories and industries. further from residential area.



(b) Sisa paras sederhana • Contoh : resin, bahan-bahan kimia,
Medium level waste komponen-komponen reaktor
• Terdiri daripada 7% isi padu dan mempunyai 4% resins, chemicals, components of reactor
keradioaktifan. Example :
Consists of 7% by volume and has 4% of radioactivity. • Ditanam dalam konkrit atau bitumen.
• Mempunyai keradioaktifan yang lebih tinggi serta Planted in concrete or bitumen.
penghadang yang khas diperlukan. • Sisa yang pendek setengah hayatnya boleh ditanam di dalam
Has higher radioactivity and requires special shielding. tanah.
The waste with short half-life can be planted in the ground.
• Sisa yang panjang setengah hayatnya ditanam dengan dalam
di bawah tanah.
The waste with long half-life planted deeply in the ground.

(c) Sisa paras tinggi • Menghasilkan kuantiti haba yang banyak dan memerlukan
High level waste penyejukan.
• Mengandungi 3% isi padu tetapi 95% keradioaktifan. Generates a lots of heat quantity and requires cooling.
Contains 3% by volume but 95% of the radioactivity. • Dicampurkan dengan kaca borosilikat yang ditutup rapat
• Sisa buangan dari pemprosesan bahan api. dalam bekas keluli tahan karat dan ditanam dengan dalam di
Waste from fuel processing. bawah tanah.
• Mengandungi hasil-hasil pembelahan nukleus yang Mixed with borosilicate glass and sealed in anti-rust steel
setengah hayatnya panjang. container, planted deeply in the ground.
Contains products of nuclear fission with long half-life.
UNIT 5


L atihan Pengukuhan / Enrichment Exercise
UNIT 5

1 Rajah 1 menunjukkan sinaran-sinaran radioaktif di dalam 2 Satu tengkorak manusia yang dijumpai menunjukkan
medan elektrik. keradioaktifan 30 bilangan per saat. Tengkorak baru
Diagram 1 shows radioactive rays in electric field. menunjukkan keradioaktifan 120 bilangan per saat. Jika
separuh hayat karbon-14 adalah 5 600 tahun, berapa usia
tengkorak itu?
Sumber R An old human skull that has been found, produces radioactive
radioaktif S rays with radioactivity of 30 counts per second. A new skull
Radioactive T produces radioactivity of 120 counts per second. If the half
source
life of Carbon-14 is 5 600 years, how old is the skull?
A 11 200 tahun / years
B 22 400 tahun / years
Rajah 1 / Diagram 1 C 168 000 tahun / years
Sinar yang manakah mewakili zarah alfa? D 672 000 tahun / years
Which of the radioactive ray is alpha particles?
A R
B S
C T

© Nilam Publication Sdn. Bhd. 178

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


1
3 Rajah 3 menunjukkan satu model atom hidrogen, H 6 Semasa pembelahan nuklear, jumlah tenaga yang
1
1
Diagram 3 shows a model of hydrogen atom, H dilepaskan ialah 1.650 × 10 J. Apakah cacat jisim dalam
–3
1
Kunci / Key : tindak balas nuklear itu?
During a nuclear fission, the amount of energy released
+ proton / proton is 1.650 × 10 J. What is the mass defect in the nuclear
–3
- elektron / electron reaction?
+
8
–1
neutron / neutron [Laju cahaya / Speed of light, c = 3.00 × 10 m s ]
A 5.5 × 10 kg
–12
B 9.075 × 10 kg
–15
–20
- C 1.833 × 10 kg
–23
Rajah 3 / Diagram 3 D 3.025 × 10 kg
Rajah manakah yang menunjukkan model isotop hidrogen,
3
atom tritium, H? / Which diagram shows the model for 7 Persamaan berikut mewakili pelakuran nukleus.
1
3
isotope of hydrogen, tritium atom, H? The following equation represents a nuclear fusion.
1
A C
2 3 4 1 n Tenaga
1 H + H He + + Energy
2
0
1
+ +
+
+ Jika tenaga yang dibebaskan semasa tindak balas tersebut
itu ialah 5.64 x 10 J, hitung cacat jisim daripada tindak
–12
- - balas itu.
B D If the energy released in the above reaction is 5.64 × 10 –12 J,
calculate the mass defect from the reaction.
–27
–1
8
- [1 u = 1.66 × 10 kg; c = 3.0 × 10 m s ]
+ + + A 0.009432 u
- B 0.018863 u
C 0.037751 u
- - D 0.075452 u
8 Jadual 8 menunjukkan maklumat bagi empat sampel
4 Radioisotop manakah yang paling sesuai digunakan sebagai radioaktif. / Table 8 shows the information of four different
penyurih dalam badan manusia? / Which radioisotope is the radioactive samples.
most suitable to be used as a tracer in the human body? Setengah
Radioisotop Separuh hayat Sampel radioaktif hayat Sinaran radioaktif
Radioisotope Half-life Radioactive sample Half-life Radioactive emission
A P 30 saat / 30 seconds Kobalt-60 5 tahun Gama
B Q 13 jam / 13 hours Cobalt-60 5 years Gamma UNIT 5
C R 4 bulan / 4 month Strontium-90 28 tahun Beta
Strontium-90 28 years Beta
UNIT 5
D S 5 tahun / 5 years
Iodin-131 8 hari Gama
5 Persamaan berikut menunjukkan penyusutan jisim Iodine-131 8 days Gamma
nukleus X.
The following equation shows the decay of the nuclide X. Polonium-210 140 hari Alfa
226 P 4 Polonium-210 140 days Alpha
Y
X
88 Q + 2 He
Apakah nilai P dan Q? / What are the values of P and Q? Jadual 8
Table 8
P Q Sampel manakah yang paling sesuai untuk pemeriksaan
ginjal? / Which sample is the most suitable to be used for
A 230 90 examining the kidney?
B 230 86 A Kobalt-60 / Cobalt-60
B Strontium-90 / Strontium-90
C 222 90 C Iodin-131 / Iodine-131
D 222 86 D Polonium-210 / Polonium-210






179 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


9 Jadual 9 menunjukkan empat nuklid radioaktif. Yang manakah merupakan nuklid radioaktif dalam graf
Table 9 shows the half-life of four radioactive nuclides. itu?
Nuklid radioaktif Setengah hayat Which is the decaying radioactive nuclide in the graph?
Radioactive nuclides Half-life A Ga
Ga 4 063 s B Rn
Rn 50 s C Bi
D
Pb
Bi 128 s
Pb 1 600 s
10 Pernyataan yang manakah benar tentang kegunaan bahan
Jadual 9 / Table 9 radioaktif?
Reputan radioaktif salah satu daripada nuklid radioaktif Which statement is true about the use of radioactive
tersebut ditunjukkan pada Rajah 9. substance?
The radioactive decay for one of these radioactive nuclides is A Mengenal pasti wang kertas palsu.
shown in Diagram 9.
To identify counterfeit bank notes.
Kadar bilang / bilang sesaat B Menentukan kandungan bagasi penumpang kapal
Count rate / counts per second terbang.
60 To determine the contents in the baggage of airplane
passengers.
50 C Menentukan jantina janin dalam rahim.
To determine the sex of a foetus.
40 D Sebagai kawalan perosak dalam pertanian.
As pest control in agriculture.
30

20

10
Masa/saat
0 20 40 60 80 100 120 Time/seconds
Rajah 9 / Diagram 9




S oalan Struktur / Structure Questions


1 Rajah 1.1 adalah sebahagian lengkung pereputan satu sampel isotop radioaktif yang memancarkan sinar alfa (α).
Diagram 1.1 is part of the decay curve for a sample of an α-emitting radioactive isotope. UNIT 5
% aktiviti
UNIT 5
% activity

100


75


50



25

Masa/hari
0 5 10 15 20 Time/days
Rajah 1.1
Diagram 1.1



© Nilam Publication Sdn. Bhd. 180

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


(a) Apakah maksud isotop? / What is meant by isotope?

Atom unsur yang mempunyai nombor proton yang sama tetapi nombor nukleon yang berbeza.
Atoms of elements which have same proton number, but different nucleon number.
(b) Berdasarkan Rajah 1.1, / Based on Diagram 1.1,
(i) tentukan separuh hayat isotop. / determine the half-life of the isotope.
Daripada graf, separuh hayat isotop = 3.5 hari.

From the graph, the half-life of the isotope = 3.5 days.

(ii) Lengkapkan lengkungan dalam Rajah 1.1 sehingga masa = 20 hari. Plot secara tepat hubungan nilai peratus aktiviti
dengan masa. / Complete the curve in Diagram 1.1 as far as time = 20 days. Plot the exact corresponding values of the
percentage activity and time.

(c) Radas ditunjukkan dalam Rajah 1.2 bagi eksperimen untuk mencari julat zarah α di dalam udara.
In an experiment to find the range of α-particles in air, the apparatus in Diagram 1.2 is set-up.

Sumber zarah α Pengesan
α-particle source Detector









Pembaris
Ruler
Rajah 1.2 / Diagram 1.2
Keputusan eksperimen ditunjukkan dalam Jadual 1.
The results of this experiment are shown in Table 1.
Jarak antara sumber dan pengesan / cm
Distance from source to detector / cm 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Kadar pembilang (bilangan / minit)
Count rate (counts / minute) 681 562 441 382 317 20 19 21 19

Jadual 1
Table 1 UNIT 5
(i) Namakan satu pengesan yang sesuai untuk mengesan zarah α dalam udara.
UNIT 5
Name one suitable detector to detect α-particles in air.
Tiub Geiger Muller / Geiger Muller tube
(ii) Nyatakan sebab mengapa terdapat kadar bilangan pada jarak 9 cm daripada sumber.
State the cause of the count rate at a distance of 9 cm from the source.
Bacaan latar belakang. / Background reading.
(iii) Anggarkan kadar bilangan yang hanya dipengaruhi oleh sumber pada jarak 2 cm.
Estimate the count rate that is only due to the source at a distance of 2 cm.
562 – 20//19//21 = 542// 543// 541 bilangan / minit.
562 – 20//19//21 = 542// 543// 541 counts/min.

(iv) Berdasarkan Jadual 1, apakah jarak maksimum zarah α boleh bergerak dalam udara.
Using Table 1, what is the maximum distance α-particles can travel in air?
5 cm




181 © Nilam Publication Sdn. Bhd.

MODUL • Fizik TINGKATAN 5


(v) Justifikasi jawapan anda bagi (c)(iv). / Justify your answer to (c)(iv).

1 Pada 5 cm, bacaan daripada pengesan meningkat dengan cepat.
At 5 cm, the reading from detector increase rapidly.
2 Dalam skala/bilangan yang besar, menunjukkan kewujudan zarah α.

In large scale/ number, shows the existing of α-particles.

2 Polonium-210 adalah satu radioisotop bagi polonium. Suatu sampel radioisotop yang mengandungi 400 g Polonium-210
mengalami proses reputan. Setengah-hayat Polonium-210 adalah 140 hari.
Polonium-210 is a radioisotope of polonium. A radioisotope sample that contains 400 g of Polonium-210 undergoes a decay process.
The half-life of Polonium-210 is 140 days.
(a) Apakah maksud setengah-hayat? / What is the meaning of half-life?

Setengah hayat ialah masa yang diambil untuk jisim/aktiviti radioisotop menjadi separuh daripada nilai jisim/aktiviti
asalnya.

Half-life is the time taken for the mass/activity of radioisotope to become half of its mass/activity.
(b) Beri satu sebab mengapa Polonium-210 mengalami proses reputan.
State one reason why Polonium-210 undergoes a decay process.
Untuk menjadi lebih stabil. / To become more stable.

(c) (i) Hitung jisim Polonium-210 selepas 420 hari. / Calculate the mass of Polonium-210 after 420 days.

400 g 140 200 g 140 100 g 140 50 g
T 1 T 1 T 1
— — —
2 2 2
Selepas 420 hari, jisim Polonium-210 yang masih aktif = 50 g.
After 420 days, the mass of Polonium-210 that is still active = 50 g.





(ii) Pada Rajah 2, lakar graf untuk menunjukkan proses reputan Polonium-210.
On Diagram 2, sketch a graph to show the decay process of Polonium-210.

Jisim (g)
Mass (g) UNIT 5
UNIT 5
400



300



200



100
Maklumat tambahan:
Additional information: 50
Masa/hari
0 100 200 300 400 Time/days

Rajah 2 / Diagram 2



© Nilam Publication Sdn. Bhd. 182