Physique moderne

Désintégration du carbone-14

Appuyez sur Lecture — N(t) diminue de moitié à chaque demi-vie compressée  ; graphique N ou activité vs temps.

Désintégration du carbone-14 — simulation interactive de Physique moderne. Appuyez sur Lecture — N(t) diminue de moitié à chaque demi-vie compressée  ; graphique N ou activité vs temps. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Désintégration radioactive

Appuyez sur Lecture — N(t) est divisé par deux à chaque demi-vie comprimée  ; représentez N ou l'activité en fonction du temps.

Appuyez sur Lecture — N(t) est divisé par deux à chaque demi-vie comprimée  ; représentez N ou l'activité en fonction du temps.

• Désintégration radioactive N(t) = N₀ e^(−λt)
• Demi-vie T½ = ln2/λ

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

Le carbone-14 a une demi-vie de 5730 ans. Si vous commencez avec un nombre fixe d’atomes C-14, combien reste-t-il après exactement 2 demi-vies ?

Des pronostics à peser

• Il reste 1/2, comme après une demi-vie.
• 1/4 remains — chaque demi-vie réduit la quantité de moitié, donc deux demi-vies signifient (1/2)×(1/2) = 1/4.
• Il n'en reste pratiquement plus après les demi-vies de 2 .

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Demi-vies écoulées

Ce que vous mesurez  :

• Fraction restante N/N₀

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage carbon-14 et appuyez sur Réinitialiser. La demi-vie est fixée à 5730 ans  ; l'échantillon commence avec N₀ = 10¹² atomes.
2. Activez la lecture du nombre de noyaux restants.
3. Réglez le temps écoulé pour chaque essai (en unités de demi-vies) et enregistrez la fraction de noyaux restants.

Équation gouvernante

Loi de désintégration exponentielle — N(t) = N₀ e^(−λt)

Le nombre de noyaux radioactifs non décomposés diminue de façon exponentielle avec le temps  : N(t) = N₀·(1/2)^(t/T½), où T½ est la demi-vie – le temps nécessaire à exactement la moitié de tout échantillon restant pour se désintégrer.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

• Pour un essai, calculez N/N₀ = (1/2)^(t/T½) en utilisant T½ = 5730 ans. Comparez avec le tableau.
• Expliquez pourquoi la désintégration radioactive est exponentielle et non linéaire  : chaque demi-vie réduit de moitié la quantité restante à ce stade, donc des intervalles de temps égaux suppriment toujours la même FRACTION, et non la même quantité absolue.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• La datation au carbone mesure la fraction restante de C-14 dans un échantillon organique (par rapport au rapport atmosphérique lorsque l'organisme était vivant) pour estimer son âge. En utilisant N/N₀ = (1/2)^(t/T½), expliquez pourquoi la datation au carbone devient peu fiable pour des échantillons beaucoup plus anciens qu'environ 50 000 ans (environ 8-9 demi-vies).
• La désintégration radioactive est fondamentalement aléatoire au niveau d’un seul atome  : vous ne pouvez jamais prédire exactement quand un noyau C-14 spécifique se désintégrera. Expliquez pourquoi la loi de la demi-vie fonctionne toujours précisément pour un grand échantillon, même si les désintégrations individuelles sont imprévisibles.

• 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. Bienvenue dans le carbone 14
2. Sélectionnez le nucléide
3. Appuyez sur Lecture
4. Courbe de décroissance exponentielle
5. Ouvrez l'Inspecteur
6. Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

Ouvrir le laboratoire interactif →

Télécharger la fiche de laboratoire →

Désintégration radioactive et demi-vie