科学 / 放射性衰变

半衰期计算器

根据其他三个数值,计算剩余量、初始量、经过时间或半衰期,并显示衰变常数和衰变曲线。

半衰期计算器: 放射性物质会发生衰变,每经过一个半衰期,剩余量就减半:N = N₀ × ½^(t ÷ T)。计算器会使用对数重新整理这个公式,求出缺少的数值;如果缺少的是经过时间或半衰期,则通过对数计算,并显示衰变常数λ = ln 2 ÷ T和平均寿命1 ÷ λ。 完全在浏览器中本地运行,文件不会上传到服务器。

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填写任意三个值,第四个留空。t和T使用相同的时间单位,N₀和N使用相同的数量单位。

起始量(N₀)100
剩余量(N)25
经过时间(t)11,460
半衰期(T)5,730
剩余比例25%2个半衰期
衰变常数λ0.00012097每时间单位;平均寿命8,266.6
N₀½t

N = N₀ × ½^(t ÷ T):每经过一个半衰期,剩余量都会减半;经过两个半衰期后剩余四分之一,经过十个后约剩千分之一。碳-14的半衰期约为5,730年。

计算示例

用于甲状腺治疗的碘-131半衰期约为8.02天。经过24天,即三个半衰期后,如果半衰期恰好为8天,会剩下½ × ½ × ½ = 12.5%;而半衰期为8.02天时,会剩下12.56%。

如果只需要计算幂和对数,请使用对数计算器;对于非常大或非常小的数字,请使用科学计数法转换器。

半衰期和衰变常数

同一衰变过程也可以写成N = N₀ × e^(−λt),其中λ = ln 2 ÷ T是衰变常数,即单位时间内发生衰变的比例(在该比例较小时);平均寿命1 ÷ λ约为1.44个半衰期。

使用方法

  1. 填写初始量、剩余量、经过时间和半衰期中的三个数值。
  2. 将想要求解的数值留空。
  3. 查看答案、剩余比例和衰变曲线。

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常见问题

时间单位重要吗?

只要t和T使用相同的单位即可:例如都用年,或都用天。初始量和剩余量可以使用任意单位,也可以使用百分比,但两者必须使用相同的单位。

如何使用它进行碳年代测定?

样品中剩余碳-14的比例可以表示其年代:如果剩余25%,且半衰期为5,730年,那么已经过去两个半衰期,即11,460年。按照惯例,实验室仍会使用Libby提出的较早半衰期5,568年报告放射性碳年代,然后再进行校准。

某种物质最终会完全衰变吗?

从理论上说,剩余量只会不断减半,因此永远不会达到零;在实际情况下,经过十个半衰期后,剩余量会少于千分之一,经过几十个半衰期后,可能已经一个原子都不剩。

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