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输入计算

数学公式

Show calculation steps (2)
  1. Percent Remaining

    Percent Remaining: 放射性元素半衰期衰变计算器

    Fraction of the original sample still present, independent of the initial quantity.

  2. Decay Constant

    Decay Constant: 放射性元素半衰期衰变计算器

    Decay constant lambda from the half-life (in seconds).

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结果

剩余量
7.493458
与初始量相同的单位
剩余百分比 7.4935 %
已经历的半衰期个数 3.738225
衰变常数(每秒) 0.000000999668

这个计算器有什么用

本工具运用放射性衰变定律,计算放射性元素经过一段时间后还剩下多少。你只需输入元素的半衰期、已经过去的时间以及初始量,它便会给出剩余量、剩余百分比,以及已经历的半衰期个数。这一物理规律放之四海而皆准:无论你用贝可(Bq)、克、原子个数还是百分比来衡量物质,计算方式都完全相同。

使用方法

从下拉菜单中选择一种核素,即可自动填入文献中的标准半衰期及其时间单位;或者选择"自定义"自行输入数值。接着填写计算时段(经过时间)并选好对应单位,最后输入初始量。半衰期与经过时间可以使用不同的单位——计算器会在内部先把两者统一换算成秒,再求比值,因此结果始终准确无误。

公式详解

剩余量遵循公式 $$N(t) = N_0 \times \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{T_{1/2}}}$$ 其中指数 \(t/T_{1/2}\) 就是已经历的半衰期个数;每经过一个完整的半衰期,物质量就减半一次。它还有一种等价的指数形式:\(N(t) = N_0 \times e^{-\lambda t}\),其中衰变常数 \(\lambda = \frac{\ln 2}{T_{1/2}}\)。剩余百分比即 \(N(t)/N_0 \times 100\)。

在每个连续半衰期间隔减半的指数衰减曲线
每经过一个半衰期,剩余量减半:\(N_0\)、\(N_0/2\)、\(N_0/4\)、\(N_0/8\)。

实例演算(碘-131)

碘-131 的半衰期为 8.0252 天。若初始量为 100 个单位,经过 30 天后:\(t/T_{1/2} = 30 / 8.0252 = 3.7382\) 个半衰期。$$N(t) = 100 \times 2^{-3.7382} = 100 \times 0.07491 \approx 7.49 \text{ 个单位}$$ 即剩余约 7.49%。

五个圆,每个的阴影量在等时间间隔内为前一个的一半
碘-131 样品在连续的 8 天半衰期内逐次减半。

常见问题

经过时间和半衰期可以用不同的单位吗?可以。计算器会把两者都换算成秒,所以"天"对"年"之类的混搭会被自动处理好。

剩余量会不会归零?不会。指数衰变只会无限趋近于零,但永远达不到精确的零,它只是不断地减半下去。

如果输入负的经过时间会怎样?计算依然成立,结果会大于初始量,相当于反向推算到更早的某个时刻。

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