這個計算器能做什麼
這個工具運用放射性衰變定律,計算放射性元素經過一段時間後還剩下多少。只要輸入元素的半衰期、經過的時間以及初始數量,計算器就會回傳剩餘數量、剩餘百分比,以及這段期間已經過了幾個半衰期。物理定律放諸四海皆準:無論你以貝克(Bq)、公克、原子數還是百分比來衡量物質,運算方式完全相同。
使用方法
從下拉選單挑選一個核種,系統會自動帶入文獻常用的標準半衰期與對應時間單位;或者選擇「自訂」自行輸入數值。接著填入計算時間(經過時間)並選好單位,最後輸入初始數量。半衰期與經過時間可以使用不同單位,計算器會先在內部全部換算成秒再計算比值,因此結果始終正確。
公式說明
剩餘量遵循公式 $$N(t) = N_0 \times \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{T_{1/2}}}$$ 其中指數 \(t/T_{1/2}\) 就是已經經過的半衰期數量;每經過一個完整的半衰期,數量就會減半。等價的指數形式為 $$N(t) = N_0 \times e^{-\lambda t}$$ 其中衰變常數 \(\lambda = \frac{\ln(2)}{T_{1/2}}\)。剩餘百分比則為 \(N(t)/N_0 \times 100\)。
實例演算(碘-131)
碘-131 的半衰期為 8.0252 天。若初始數量為 100 單位,經過 30 天後:$$\frac{t}{T_{1/2}} = \frac{30}{8.0252} = 3.7382 \text{ 個半衰期}$$ $$N(t) = 100 \times 2^{-3.7382} = 100 \times 0.07491 \approx 7.49 \text{ 單位}$$ 也就是約剩下 7.49%。
常見問題
經過時間與半衰期可以用不同單位嗎?可以。計算器會把兩者都換算成秒,因此「天」對「年」之類的混合單位都能自動處理。
數量會歸零嗎?不會。指數衰變會無限趨近於零,但永遠不會剛好等於零,只是不斷地減半。
如果輸入負的經過時間會怎樣?數學運算依然成立,並會得到比初始數量更大的值,代表回推到更早時刻的反向計算。