Radioactief verval: koolstof-14-datering

1 · Voorspel

Koolstof-14 heeft een halveringstijd van 5.730 jaar. Als je begint met een vast aantal C-14-atomen, hoeveel blijft er dan over nadat exact 2 halveringstijden zijn verstreken?

2 · Opstelling

  1. Open de voorinstelling carbon-14 en druk op Herstel. De halveringstijd staat vast op 5.730 jaar; het monster start met N₀ = 10¹² atomen.
  2. Zet de aflezing van het aantal resterende kernen aan.
  3. Stel voor elke meting de verstreken tijd in (in eenheden van halveringstijden) en noteer de fractie kernen die overblijft.

3 · Verzamel gegevens

Verstreken halveringstijdenResterende fractie N/N₀
0.50
1.00
2.00

Zet voor je drie metingen de resterende fractie N/N₀ (y-as) uit tegen het aantal verstreken halveringstijden (x-as). Is het een rechte lijn of een kromme?

4 · Analyseer

  1. Reken voor één meting N/N₀ = (1/2)^(t/T½) uit met T½ = 5.730 jaar. Vergelijk met de tabel.
  2. Leg uit waarom radioactief verval exponentieel is en niet lineair — elke halveringstijd halveert de hoeveelheid die op dat moment nog over is, dus gelijke tijdsintervallen verwijderen altijd dezelfde FRACTIE, niet dezelfde absolute hoeveelheid.

5 · Verdiep

  1. Koolstofdatering meet de resterende fractie C-14 in een organisch monster (vergeleken met de atmosferische verhouding toen het organisme nog leefde) om de leeftijd te schatten. Leg met N/N₀ = (1/2)^(t/T½) uit waarom koolstofdatering onbetrouwbaar wordt voor monsters die veel ouder zijn dan ongeveer 50.000 jaar (ruwweg 8-9 halveringstijden).
  2. Radioactief verval is fundamenteel willekeurig op het niveau van één enkel atoom — je kunt nooit exact voorspellen wanneer één specifieke C-14-kern vervalt. Leg uit waarom de halveringswet toch precies werkt voor een groot monster, ook al zijn individuele vervalprocessen onvoorspelbaar.

De natuurkunde achter dit experiment

Wet van exponentieel verval

Het aantal nog niet vervallen radioactieve kernen neemt exponentieel af met de tijd: N(t) = N₀·(1/2)^(t/T½), waarbij T½ de halveringstijd is — de tijd waarin precies de helft van elk resterend monster vervalt.

← Terug naar experiment

Moderne natuurkunde

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde