这个计算器能做什么
这个工具能根据物质的半衰期,算出经过一段时间后还剩下多少。所谓半衰期,就是某个量衰减到原来一半所需要的时间。无论你研究的是放射性同位素、药物在体内的代谢清除,还是任何按指数规律衰减的过程,本计算器都会套用通用的半衰期公式,为你给出剩余量、已经过去的半衰期个数、损失量,以及剩余的百分比。
如何使用
只需输入三个数值:初始量(N₀),单位随你选用(克、毫克、原子个数、贝可勒尔、剂量等都可以);已经过的时间(t);以及半衰期(T½)。注意时间和半衰期必须使用相同的单位——要么都用天,要么都用年,要么都用小时,以此类推。点击计算,结果会即时更新。
公式详解
衰变遵循公式 $$N = \text{N}_0 \times \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{\text{Elapsed time}}{\text{Half-life}}}$$ 其中指数 \(t \div T_{\frac{1}{2}}\) 就是已经过去的半衰期个数。每经过一个完整的半衰期,剩余量就乘以 \(\frac{1}{2}\):1 个半衰期后还剩 50%,2 个后剩 25%,3 个后剩 12.5%,依此类推。该公式同样适用于非整数个半衰期,给出的是一条平滑的指数衰减曲线,而不是阶梯状的跳变。
实例演算
假设你一开始有 100 mg 的某种物质,其半衰期为 5 天,而现在已经过去了 10 天。半衰期个数为 \(10 \div 5 = 2\)。于是 $$N = 100 \times \left(\frac{1}{2}\right)^2 = 100 \times 0.25 = \textbf{剩余 25 mg}$$ 衰减掉的量为 75 mg,剩余比例为 25%。
常见问题
时间单位一定要一致吗?是的。已经过的时间和半衰期必须使用同一种单位,这样它们的比值才是无量纲的纯数字。
已经过的时间可以比半衰期更长吗?当然可以——这只是意味着已经过去了不止一个半衰期,剩余量会在每个周期持续减半。
对非整数个半衰期也适用吗?适用。这个指数公式可以处理任意正数的 \(t\),包括不足一个半衰期的小数部分。