การศึกษาการสลายตัวของนิวเคลียสของสารกัมมันตภาพรังสี สามารถเทียบกับการทอดลูกเต๋าจำนวนมาก ๆ แล้วคัดออกซึ่งมีวิธีการดังนี้
ผลการเรียนรู้ที่คาดหวัง : ทำการทดลองการอุปมาอุปมัยการทอดลูกเต๋ากับการสลายของนิวเคลียส และลงข้อสรุปได้ และหาค่าครึ่งชีวิตและค่าคงตัวการสลายจากการทดลองดังกล่าวนั้น
อุปกรณ์ ใช้ลูกเต๋า 6 หน้า ซึ่งมีหน้าหนึ่งแต้มสีไว้ จำนวน 40 ลูก
วิธีทำการทดลอง
1. นำลูกเต๋าทั้งหมดที่แต้มสีแล้วใส่มือหรือใส่กล่องแล้วทอด(โปรย) ลงบนพื้นพร้อมกันหมด
2. คัดเลือกลูกเต๋าที่หงายหน้าซึ่งแต้มสี (หน้าที่แต้มสีอยู่ในแนวระดับ) ออกแล้วนับจำนวนลูกเต๋าทีเหลือบันทึกผลไว้
3. นำลูกเต๋าที่เหลือมาทอดอีก แล้วทำเช่นเดียวกับข้อ 2 ทำเช่นนี้ไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งเหลือลูกเต๋าที่จะทอดน้อยที่สุดประมาณ 2 – 3 ลูกหรือไม่เหลือเลย
| จำนวนครั้งที่ทอด | จำนวนลูกเต๋าที่เหลือ |
|
0 1 2 3 4 5 6 |
4. เขียนกราฟระหว่างจำนวนครั้งที่ทอดกับจำนวนลูกเต๋าที่เหลือโดยให้จำนวนครั้งที่ทอดเป็นแกนนอนและจำนวนลูกเต๋าที่เหลือเป็นแกนยืน
5. หาครึ่งชีวิตจากกราฟโดยแบ่งครึ่งแกนจำนวนลูกเต๋าที่เหลือ (แกนยืน) ในที่นี้คือ 20 ลูก จากจุดนี้ลากเส้นขนานกับแกนจำนวนครั้งที่ทอด (แกนนอน) ไปตัดกราฟและจากจุดตัดบนเส้นกราฟลากเส้นขนานกับแกนยืนลงมาตัดแกนนอนที่จุดไหน จุดนั้นจะเป็นค่าครึ่งชีวิต ( T )
เปรียบเทียบครึ่งชีวิตจากการทดลองและจากสูตร
จาก T = 0.693/ λ
เมื่อ T = ครึ่งชีวิต λ = ค่าคงที่ของการสลายตัว
สำหรับการทดลอง ค่า λ คือโอกาสที่ลูกเต๋าแต่ละลูกจะขึ้นหน้าที่แต้มสี
ถ้าเป็นลูกเต๋า 6 หน้า λ = 1/6
ถ้าเป็นลูกเต๋า 20 หน้า λ = 1/20
ทั้งนี้ เมื่อเปรียบเทียบค่าครึ่งชีวิตที่หาได้จากกราฟการทดลอง และจากการคำนวณจะได้ค่าเท่ากัน หรือต่างกันเล็กน้อย ซึ่งสามารถนำสูตรการคิดคำนวณมาใช้ได้ ดังนี้
(ที่มา : http://www.thaigoodview.com/library/contest2553/type2/science04/11/images/number/12/1/number-12.gif)
ตัวอย่างกราฟการทดลองเรื่อง การอุปมาอุปมัยการทอดลูกเต๋าฯ
ดาวน์โหลดเอกสาร : คลิก >> [การทดลองเรื่อง การอุปมาอุปมัยการทอดลูกเต๋ากับการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี]
ที่มา : เอกสารประกอบการเรียน วิชาฟิสิกส์ เรื่อง ฟิสิกส์นิวเคลียร์ เรียบเรียงโดย นายศักดิ์อนันต์ อนันตสุข เพื่อประกอบการทำวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาโท เรื่อง กระบวนการตัดสินใจของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 เรื่อง ฟิสิกส์นิวเคลียร์ จากการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสังคม (STS) ของ Yuenyong (2006) เผยแพร่เพื่อประโยชน์ในการจัดการเรียนการสอนวิชาฟิสิกส์ เรื่อง ฟิสิกส์นิวเคลียร์ ในชั้นเรียนมัธยมศึกษาตอนปลาย
