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半衰期模型探索器

半衰期听起来很简单,直到题目给出不是整倍数的时间,或者夹着一个本底计数。

本页内容
  1. 怎么使用?
  2. 示例演示
  3. 怎么看结果?
  4. 有哪些限制?
  5. 哪些课程能帮你理解结果?

你输入的所有内容只保存在此设备上,不会发送给我们。

这个工具应用理想衰变模型 N = N0 × 2^(−t/T)。你给出初始数量 N0、半衰期 T 和经过时间 t,它会返回半衰期个数、剩余数量、剩余百分比、逐次减半表和衰变曲线。

可选的本底计数会显示探测器会读到什么,以及扣除本底后如何回到仅来自放射源的数值。

怎么使用?

  1. 输入初始数量 N0,单位任意,必须是大于零的数。
  2. 输入半衰期 T(大于零)和 经过时间 t,时间单位要与 T 相同。时间可以为零。
  3. 需要时输入本底计数,单位与 N 相同,否则留空。
  4. 按 计算。按 重置 恢复起始数值。
  5. 输入不合理时,工具会指出问题,方便你更正。

示例演示

工具一打开是 N0 = 80,T = 10,t = 30。半衰期个数是 30 / 10 = 3,所以 N = 80 × 2^(−3) = 10 单位,是原来的 12.5%。表格列出 0、1、2、3 个半衰期,对应数量 80、40、20、10,时间为 0、10、20、30。

把 t 改成 25。现在 t / T = 2.5,N = 80 × 2^(−2.5),约 14.1 单位,约占 17.7%。这个值介于 20(两个半衰期)和 10(三个)之间,正合理。

再把 t 改回 30,加上本底 5。探测器大约读到 10 + 5 = 15。

扣除本底 5 后得到 10,即仅来自放射源的数值。结果中的曲线用一个点标出当前时间,让你看到自己在减半曲线上的位置。

怎么看结果?

  • 半衰期个数: t 除以 T,可以是分数。
  • 剩余数量: 理想模型中的 N,以及占 N0 的百分比。
  • 本底一行: 只有输入了本底才会出现,显示测得的读数和修正后的数值。
  • 表格与曲线: 每经过相等的 T,数量减半,所以曲线一开始陡,之后变平。

有哪些限制?

这是理想模型。真实的衰变是随机的,所以实际计数会在平滑曲线周围波动,样品越小波动越明显。

它不是辐射照射或健康风险计算器,也不涉及安全水平。N0 与本底的单位必须一致,T 和 t 必须使用同一个时间单位。

哪些课程能帮你理解结果?

先看 对给定区间逐次减半,再看 从给定计数中扣除本底 和 从衰变图求半衰期。想了解计数为什么波动,请读 解读随机计数率数据 和 为什么单个原子没有可预测的衰变时间。也请记住 把模型计算与个人风险建议分开。

综合题在 半衰期与本底练习。其他工具见 工具页面。

当减半的方法已经清楚,真实的图像题还是卡住时,我们的老师团队可以陪你一起处理。请看 在线一对一物理补习 了解运作方式。

常见问题

半衰期是不是说两个半衰期后整个样品就没了?

不是。一个半衰期后剩一半,两个半衰期后剩四分之一,因为每个区间都把剩下的再减半。数量越来越少,但模型中永远不会恰好到零。

经过的时间可以是半衰期的一部分吗?

可以。公式 N = N0 × 2^(−t/T) 适用于任何时间。例如 2.5 个半衰期时,剩余比例是 2^(−2.5),约 17.7%,介于两个半衰期的 25% 与三个半衰期的 12.5% 之间。

本底计数是用来做什么的?

探测器也会接收到周围环境的辐射。测得的读数是放射源计数加本底,所以要得到放射源的数值,就要从测得值中扣除本底。

为什么工具提到随机性?

没有人能预测单个原子核何时衰变。真实的计数会在平滑曲线周围波动,原子核越多吻合越好,所以这个模型叫作理想模型。

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下一步

如果逐次减半你已经清楚,但图像和本底题还是容易出错,老师可以看你自己的数据,帮你每次选对该走的一步。

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