Moderne fysikk
Karbon-14-henfall
Trykk Spill av — N(t) halveres for hver komprimerte halveringstid; graf N eller aktivitet mot tid.
Karbon-14-henfall — interaktiv Moderne fysikk-simulering. Trykk Spill av — N(t) halveres for hver komprimerte halveringstid; graf N eller aktivitet mot tid. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Radioaktivt henfall
Trykk Spill av — N(t) halveres for hver komprimerte halveringstid; graf N eller aktivitet mot tid.
Karbon-14 henfaller via beta til nitrogen-14 med T½ ≈ 5 730 år. Trykk Spill av: atomrutenettet skifter fra blå ¹⁴C til oransje ¹⁴N etter hvert som N(t) faller. Avspillingen komprimerer tiden slik at én halveringstid får plass på noen få sekunder, men fraksjonen følger N/N₀ = (½)^(t/T½) = e^(−λt) med λ = ln2/T½. Bruk henfallsgrafen til å lese aktiviteten A = λN.
- N(t) = N₀ e^(−λt)
- T½ = ln2/λ
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
Karbon-14 har en halveringstid på 5 730 år. Hvis du starter med et fast antall C-14-atomer, hvor mye gjenstår etter nøyaktig 2 halveringstider?
Prediksjoner å veie
- 1/2 gjenstår, det samme som etter én halveringstid.
- 1/4 gjenstår — hver halveringstid halverer mengden, så to halveringstider betyr (1/2)×(1/2) = 1/4.
- I praksis ingenting gjenstår etter 2 halveringstider.
Variabelroller
Hva du setter:
- Forløpte halveringstider
Hva du måler:
- Gjenværende fraksjon N/N₀
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne karbon-14-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Halveringstiden er fast ved 5 730 år; prøven starter med N₀ = 10¹² atomer.
- Aktiver antall-gjenværende-kjerner-avlesningen.
- Sett den forløpte tiden for hvert forsøk (i enheter av halveringstider) og registrer fraksjonen av kjerner som gjenstår.
Styrende likning
Eksponentiell henfallslov — N(t) = N₀ e^(−λt)
Antallet uhenfalne radioaktive kjerner faller eksponentielt med tiden: N(t) = N₀·(1/2)^(t/T½), der T½ er halveringstiden — tiden for nøyaktig halvparten av en vilkårlig gjenværende prøve å henfalle.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn N/N₀ = (1/2)^(t/T½) med T½ = 5 730 år. Sammenlign med tabellen.
- Forklar hvorfor radioaktivt henfall er eksponentielt, ikke lineært — hver halveringstid halverer hva som enn gjenstår på det punktet, så like tidsintervaller fjerner alltid samme FRAKSJON, ikke samme absolutte mengde.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Karbondatering måler den gjenværende fraksjonen av C-14 i en organisk prøve (sammenlignet med atmosfæreforholdet da organismen levde) for å estimere alderen dens. Med N/N₀ = (1/2)^(t/T½), forklar hvorfor karbondatering blir upålitelig for prøver mye eldre enn omtrent 50 000 år (omtrent 8-9 halveringstider).
- Radioaktivt henfall er fundamentalt tilfeldig på nivået av et enkelt atom — du kan aldri forutsi nøyaktig når én spesifikk C-14-kjerne vil henfalle. Forklar hvorfor halveringstidsloven likevel fungerer presist for en stor prøve, selv om individuelle henfall er uforutsigbare.
- 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
- Velkommen til Karbon 14
- Velg nukliden
- Trykk Spill av
- Eksponentiell henfallskurve
- Åpne Egenskaper-panelet
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Radioaktivt henfall og halveringstid