第-0.3章 元素半衰期(1 / 2)

放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间,叫半衰期,英文名是half-life。

而随着放射的不断进行,放射强度将按指数曲线下降,放射性强度达到原值一半所需要的时间,就叫做同位素的半衰期。

而原子核的衰变规律是:n=n0xt/t。

其中:n0是指初始时刻(t=0)时的原子核数,t为衰变时间,t为半衰期,n是衰变后留下的原子核数。

放射性元素的半衰期长短差别很大,短的远小于一秒,长的可达数百亿年。

在物理学中,尤其是高中物理,半衰期并不能指少数原子,它的定义为:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。

所以一个放射性同位素的半衰期,是指一个样本内,其放射性原子,衰变至原来数量的一半所需的时间。

半衰期越短,代表其原子越不稳定,每颗原子发生衰变的几率也越高。

而由于一个原子的衰变是自然地发生,即不能预知何时会发生,因此会以几率来表示。

每颗原子衰变的机率大致相同,做实验的时候,会使用千千万万的原子。

从统计意义上讲,半衰期是指一个时间段t,在t这段时间内,一种元素的一种不稳定同位素原子发生衰变的概率为50。“50的概率”是一个统计概念,仅对大量重复事件有意义。

当原子数量“巨大”时,在t时间内,将会有50的原子发生衰变,从数量上讲就是有“一半的原子”发生衰变。

在下一个t时间内,剩下未衰变的原子又会有50发生衰变,以此类推。

但当原子的个数不再“巨大”时,例如只剩下20个原子还未衰变时,那么“50的概率”将不再有意义,这时,经过t时间后,发生衰变的原子个数不一定是0个(20x50)。

现在可知衰变是微观世界里的原子核的行为。

而微观世界规律的特征之一,在于“单个的微观事件是无法预测的”,即对于一个特定的原子,我们只知道它发生衰变的概率,而不知道它将何时发生衰变。

然而,量子理论可以对大量原子核的行为做出统计预测。

而放射性元素的半衰期,描述的就是这样的统计规律。

放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的,与外界的物理和化学状态无关。

应该注意的是,并非经过两个半衰期,所有辐射都将消失。

因为放射性是一种概率现象,每经过一个半衰期,初始原子会消失50,即辐射的危险会降低一半,但还能延续很多个半衰期。