各位知友好,我是一名高二的學生

最近學到原子的半衰期,但是就是不能理解為什麼會有半衰期

說說我自己的看法,希望各位知友可以幫忙矯正一下

首先,課本對半衰期的定義就是,放射性原子核半數發生衰變所需的時間,稱為半衰期。

問題就在這

比如,1000kg的放射性物質,第一個半衰期500kg的物質發生了衰變,那麼為什麼第二個半衰期就只有250kg都物質發送衰變?

而這兩次所需的時間也一樣,第一次衰變500kg,假設用了1天,如果按照定義,第二次衰變250kg應該只用半天,而卻是時間相同,而衰變數量減半。

按照正常邏輯第二次應該也有500kg發生衰變呀,怎麼到第二次就只有250kg?


1. 1000kg物質在經過一個半衰期之後,大約有500kg發生衰變,已經發生衰變的物質不再是原來的物質了,在下個半衰期是不再考慮的。

2. 如果1000kg物質在一個半衰期會有500kg發生衰變,可以自然推斷出500kg物質在一個半衰期會有250kg發生衰變。不妨將原來1000kg的物質對稱地分成兩個500kg,1000kg物質在一個半衰期里衰變的500kg肯定各有250kg分別來自這兩部分,即500kg物質會在一個半衰期里衰變掉250kg。

3. 原子核的放射性也分很多種,常見的alpha,beta,gamma三類,成因各不相同,有興趣可以上大學之後了解一下。(不建議當前階段花時間在它的衰變原理上,沒有量子力學、相對論的基礎,理解起來會比較費勁)


原子核質子過多,核內質子間的斥力過大,原子核分裂,外部質子脫離就是不可避免的,所以當質子數達到一定數量,原子核就必然有半衰期


這麼理解吧,每一個原子衰變不衰變是個獨立的事件,而且可以用一個概率來衡量。例如,假設每一個A原子在每秒鐘衰變的概率都是1/2。如果這一秒沒衰變,下一秒衰變的概率仍然是1/2。這麼說應該能接受吧。

那麼如果有100個A原子,那1秒以後,平均下來,就有一半(50個)的A原子衰變了,因為概率是1/2。而如果有10000個A原子,平均也是有一半衰變了。

當然100個、10000個的數量還是太少了,衰變數量偏離一半很遠也是有可能的,但如果是10的20多次方數量級的個數,誤差就非常小了,可以忽略了。哪怕是1毫克的A原子,數量也遠超億億數量級。這時候基本就可以說,每秒都有一半的A原子衰變。而沒衰變的部分,下一秒也有一半會衰變。所以,剩餘數量一定是指數級減少的,只不過是底數是1/2還是1/200000000的差別。

所以,用半衰期來衡量衰變速度,是合理的。上述A原子半衰期就是1秒。(雖然我也不知道現實中有沒有衰變這麼快的東西)


本來不想回答。但是看到第一個答案回答對一個高中生學習引導有誤。我試著這樣回答下,首先我們要明白原子核與原子不一樣,其次半衰期這個概念不只可以用到放射性原子核上,它也可以用到比如醫藥上的藥物代謝過程等,就是半衰期字面的意思。然後回到放射性核素上,由於單個的放射性核素的衰變是不知道何時發生的,且服從指數衰減規律,所以將定義出來的半衰期概念用到放射性核素上,是統計大量衰變核素的結果N=N0*0.5的(t/T1/2)次方。然後你說的重量變化是因為原子核發生了衰變,衰變過程放出了能量(這個過程才涉及到第一個答案里提到的核子間作用力、比結合能過程)原子核發生了變化才有了質量變化。

不穩定的原子核,會通過釋放一些粒子來達到穩定狀態,這叫衰變。

而釋放的概率有高有低,為了形象地描述這種概率高低,由描述單個原子核的行為改為描述一群原子核的行為。所以就人為有了這麼一個概念叫半半衰期,定義為(一群)放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間。

如果你願意,你也定義個1/4衰期,1/8衰期,1/16衰期,道理是一樣的。


具體什麼原因我不清楚,但可以思考為什麼會」衰」,說明不穩定,而且不穩定的大都是質子數大的,因為質子帶正電,斥力大,與原子核之間的中子等各種強弱作用力不足以維持核的穩定,因此會裂變。單個原子裂變是有概率,但是對一大堆原子,這個概率就表現在時間上

認為放射性原子核在任一瞬間衰變為隨機事件,有固定的概率S。結合統計知識可得半衰期為一定值,且僅與S有關。


所以你看自己看清楚自己寫的,半衰期,什麼叫半衰期,半這個字你是把他忽略了么?你這是語文的問題不是物理的問題!

物理的問題是這樣的:為什麼是半衰期,為什麼衰變都是一半一半來的?如果把物質拆分成單個原子,那半衰期還能成立么?


因為衰變速度不是恆定的,而是跟原子數成正比,即指數衰減。原子減少一半後衰變速度也減半。物理中這種指數變化的規律很常見,其餘還有電容器充放電,以及眾多的弛豫過程。因為此類變化速度不恆定,因此常用變化到一半的時間(比如半衰期)來表徵速度快慢。比如衰變速率與原子種類及數量均有關,但半衰期就只與原子有關了。
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