物理 · 現代物理 / 原理與探索
放射性衰變與半衰期實驗解說
雖然我們無法知道單個原子何時衰變，但大量的原子整體衰變似乎呈現出規律性。透過改變初始原子數量、半衰期以及初始隨機數，比較隨機衰變曲線與指數衰變曲線。請注意，半衰期並非所有原子消失的時間，而是剩餘原子所佔的比例。
它是怎麼工作的？
每個衰變是隨機的，但剩餘的原子數量呈指數衰減。
關鍵關係
N(t) = N₀ (1/2)^(t/T)
嘗試這個實驗
- 每個原子從指數分佈中隨機抽取一個時間。相同的初始值和條件會產生相同的結果。每個點代表一個原子組，數量計算為所有原子的總數。計數的聲音與衰減速率成比例。
- 按下“標準條件”按鈕，執行，並記錄每個測量值。
- 比較半衰期 T 記錄以及 2T 和 3T 時的曲線。如果改變初始值，個體的衰減點將會改變。 速度不影響物理結果。
解讀結果的依據
為什麼當原子數量較少時，實際差異與理論曲線之間的差異似乎顯得很大？
由於它是獨立的隨機衰減，小樣本具有較大的相對誤差，而大樣本趨近於理論曲線。
模型的範圍與限制
假設所有原子具有相同的常數衰變機率，並且彼此獨立。 忽略了母核的鏈式衰變、探測器效率以及背景輻射。 簡化了點和計數器的顯示。 隨機數是基於種子生成的偽隨機數。