Съвременна физика

Разпад на въглерод-14

Натисни Пусни — N(t) се преполовява всеки свит период на полуразпад; чертай N или активност спрямо времето.

Разпад на въглерод-14 — интерактивна симулация Съвременна физика. Натисни Пусни — N(t) се преполовява всеки свит период на полуразпад; чертай N или активност спрямо времето. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Радиоактивен разпад

Натисни Пусни — N(t) се преполовява всеки свит период на полуразпад; чертай N или активност спрямо времето.

Въглерод-14 бета-разпада до азот-14 с T½ ≈ 5,730 години. Натисни Пусни: мрежата от атоми се превръща от синьо ¹⁴C в оранжево ¹⁴N, докато N(t) пада. Възпроизвеждането свива времето, така че един период на полуразпад се побира в секунди, но частта следва N/N₀ = (½)^(t/T½) = e^(−λt) с λ = ln2/T½. Ползвай графика на разпада, за да прочетеш активността A = λN.

• N(t) = N₀ e^(−λt)
• T½ = ln2/λ

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Въглерод-14 има период на полуразпад 5,730 години. Ако започнеш с фиксиран брой C-14 атома, колко остава след точно изминали 2 периода на полуразпад?

Предсказвания за преценка

• Остава 1/2, същото като след един период.
• Остава 1/4 — всеки период на полуразпад преполовява количеството, така че два периода значат (1/2)×(1/2) = 1/4.
• По същество нищо не остава след 2 периода.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Изминали периоди на полуразпад

Какво измерваш:

• Оставаща част N/N₀

Как протича изследването

1. Отвори настройката въглерод-14 и натисни Нулирай. Периодът на полуразпад е фиксиран на 5,730 години; пробата започва с N₀ = 10¹² атома.
2. Включи показанието за брой оставащи ядра.
3. Задай изминалото време за всеки опит (в единици периоди на полуразпад) и запиши частта оставащи ядра.

Управляващо уравнение

Закон на експоненциалния разпад — N(t) = N₀ e^(−λt)

Броят неразпаднали радиоактивни ядра пада експоненциално с времето: N(t) = N₀·(1/2)^(t/T½), където T½ е периодът на полуразпад — времето, за което точно половината от всяка оставаща проба се разпада.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли N/N₀ = (1/2)^(t/T½) с T½ = 5,730 години. Сравни с таблицата.
• Обясни защо радиоактивният разпад е експоненциален, не линеен — всеки период на полуразпад преполовява каквото количество е останало дотогава, така че равни времеви интервали винаги отстраняват същата ЧАСТ, не същото абсолютно количество.

Къде това се появява извън лабораторията

• Радиовъглеродното датчиране измерва оставащата част C-14 в органична проба (спрямо атмосферното отношение, когато организмът е бил жив), за да оцени възрастта ѝ. С N/N₀ = (1/2)^(t/T½) обясни защо датчирането с въглерод става ненадеждно за проби много по-стари от около 50,000 години (приблизително 8-9 периода).
• Радиоактивният разпад е фундаментално случаен на ниво единичен атом — никога не можеш да предскажеш точно кога едно конкретно C-14 ядро ще се разпадне. Обясни защо законът за периода на полуразпад пак работи точно за голяма проба, макар отделните разпадания да са непредсказуеми.

• AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
• IB Physics — E.3 Radioactive decay
• General High School Physics — Modern physics intro
• NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light

1. Добре дошъл при Въглерод 14
2. Избери нуклида
3. Натисни Пусни
4. Експоненциална крива на разпад
5. Отвори панела Свойства
6. Справи се!

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Радиоактивен разпад и период на полуразпад