近代物理
碳-14 衰变
按播放——N(t) 每个压缩半衰期减半；绘制 N 或活度随时间变化。
碳-14 衰变——交互式近代物理模拟。按播放——N(t) 每个压缩半衰期减半；绘制 N 或活度随时间变化。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
放射性衰变
按播放 — N(t) 每压缩半衰期减半；绘制 N 或活度随时间变化。
碳-14 通过 β 衰变转化为氮-14，半衰期 T½ ≈ 5,730 年。点击播放：原子格从蓝色 ¹⁴C 变为橙色 ¹⁴N，N(t) 随之下降。模拟时间被压缩，一个半衰期仅需几秒，但数量遵循 N/N₀ = (½)^(t/T½) = e^(−λt)，其中 λ = ln2/T½。利用衰变图可读出放射性活度 A = λN。
- 放射性衰变 N(t) = N₀ e^(−λt)
- 半衰期 T½ = ln2/λ
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
碳-14的半衰期为5730年。若从固定数量的C-14原子开始，经过恰好2个半衰期后还剩下多少？
预测权重
- 剩下1/2，与经过一个半衰期后相同。
- 剩下1/4——每个半衰期都会使数量减半，因此两个半衰期意味着(1/2)×(1/2) = 1/4。
- 经过2个半衰期后基本上什么都不剩了。
可变角色
您设置的内容：
- 半衰期已过
您测量的内容：
- 剩余分数 N/N₀
调查如何进行
- 打开「碳-14（carbon-14）」预设并按重置。半衰期固定为5730年；样本以N₀ = 10¹²个原子开始。
- 启用剩余原子核数量读数。
- 为每次试验设定经过的时间（以半衰期为单位），并记录剩余原子核的比例。
控制方程
指数衰减定律 — N(t) = N₀ e^(−λt)
未衰变的放射性原子核数量会随时间呈指数下降：N(t) = N₀·(1/2)^(t/T½)，其中T½为半衰期——即剩余样本中恰好一半发生衰变所需的时间。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于一次试验，使用 T½ = 5,730 年计算 N/N₀ = (1/2)^(t/T½)。与表比较。
- 解释为什么放射性衰变是指数式的，而不是线性的——每个半衰期都会使当时剩余的量减半，因此相同的时间间隔每次去除的都是相同的比例，而不是相同的绝对数量。
这在实验室之外的地方表现出来
- 碳定年法通过测量有机样本中剩余C-14的比例（与生物存活时大气中的比例相比较）来估算年代。请利用N/N₀ = (1/2)^(t/T½)，解释为什么当样本年代远超约5万年（约8到9个半衰期）时，碳定年法会变得不可靠。
- 放射性衰变在单个原子层面本质上是随机的——你永远无法准确预测某一特定C-14原子核何时会衰变。请解释，尽管个别衰变不可预测，半衰期定律为何在大量样本中依然精确成立。
- 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
- 欢迎学习碳-14 衰变
- 选择核素
- 按播放
- 指数衰变曲线
- 打开检查器
- 完成了！
打开交互式模拟以构建场景，点击运行，并通过实时测量和引导式教程进行探索。