
【化】 radioactive decay law
emanate from; emit; radiate; ray; shed
【化】 emit; radiate; radiation
【醫】 actino-; radiate; radiation; radio-
【醫】 decay
law; restrain; rule
放射性衰變律(Law of Radioactive Decay),又稱放射性衰變定律,是描述不穩定原子核自發衰變過程遵循的統計規律。其核心内容可概括為:
基本定義:放射性物質單位時間内發生衰變的原子核數量(衰變率)與該時刻未衰變的原子核總數成正比。數學表達式為: $$ frac{dN}{dt} = -lambda N $$ 其中 $N$ 為剩餘原子核數,$lambda$ 為衰變常數(單位時間内單個原子核的衰變概率)。
指數衰減特性:方程解為 $N = N_0 e^{-lambda t}$,表明原子核數量隨時間呈指數衰減。$N_0$ 為初始原子核數,$t$ 為時間。
半衰期(Half-life, $T_{1/2}$):原子核數量衰減至初始值一半所需時間,計算公式: $$ T_{1/2} = frac{ln 2}{lambda} approx frac{0.693}{lambda} $$ 該參數是放射性核素的标志性特征(如鈾-238半衰期為45億年)。
平均壽命($tau$):原子核衰變前的平均存在時間,滿足 $tau = frac{1}{lambda} = frac{T_{1/2}}{ln 2}$。
權威參考來源:
放射性衰變律(Radioactive Decay Law)是描述放射性物質衰變速率隨時間變化的自然規律。其核心内容可概括為以下幾點:
放射性衰變遵循指數衰減規律,數學表達式為: $$ N(t) = N_0 e^{-lambda t} $$ 其中:
半衰期(( T{1/2} ))指半數原子核衰變所需時間,與衰變常數的關系為: $$ T{1/2} = frac{ln 2}{lambda} approx frac{0.693}{lambda} $$ 例如,碳-14的半衰期約為5730年,鈾-238為45億年。
對于衰變鍊(如母體→子體→穩定核素),需用級聯方程描述,但單次衰變仍符合指數規律。
放射性衰變律揭示了原子核不穩定的本質,其數學形式簡潔卻深刻,是核物理、地質學、考古學等領域的基礎理論之一。
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