衰變定律

也稱放射性衰變規律，指放射性核素的原子數，或活度隨時間而改變的規律。1903年，E.盧瑟福和F.索迪提出的放射性衰變理論，首先揭示了放射性物質的不穩定性，並且在研究釷 X(Ra-224)的放射性衰變率時提出了定量的負指數關係式。左圖就是衰變定律(Soddy & Lutherford, 1900)的數學表示。其中，N是放射性同位素的數目；t是時間；λ為衰變常數，而N0代指同位素時鐘開啟時的原始封存數目。

基本介紹

• 中文名：衰變定律
• 外文名：decay law
• 別名：衰變規律
• 提出者：E.盧瑟福，F.索迪

概述

放射性同位素的原子核，在自發地放射出某種粒子或r射線後變成另一種不同的核，這種現象就叫衰變．放射性物質的能量就會因這種自發射而逐漸減少．放射a衰變；放射β粒子的衰變為β衰變．衰變前的核為母體，衰變後的核為子體．

衰變

衰變速度

放射性物質的衰變速度有的很快，有的則很慢，它是放射性同位素的特徵．對於一定的放射性物質，其衰變速度是恆定的．所有放射性同位素的衰變速度完全不能因外素加以改變．各种放射性同位素都有有自己特定的相對衰變速度，相對衰變速度即為衰變常數．

衰變定律

通過對大量原子核進行研究，發現所有的放射性物質其原子核數目隨時間t的變化都遵守一種普遍的衰變規律．放射性同位素的原子數隨時間作負指數函式而衰減，這就是衰變定律。實驗表明，在時間dt內，放射元素衰變的原子核數dN跟放射性元素的原子核數N以及dt成正比． dN=-λNdt．式中λ是比例恆量，叫做衰變恆量，表征放射性元素衰變的快慢．式中出現的負號是由於放射性元素的原子核數目是隨著時間的增加而減少的．

衰變規律

放射性衰變遵從指數衰變規律。放射性核是一個量子體系，核衰變是一個量子躍遷過程，遵從量子力學的統計規律，也就是說，對於任何一個放射性核，發生衰變的時刻完全是偶然的，不能預料，而大量放射性核的集合作為一個整體，衰變規律是十分確定的。設t=0時刻的放射性核數為N0，t時刻放射性核數為N，則指數衰變規律為N=N0e-λt，式中λ稱為衰變常數，表示單位時間內放射性核的衰變機率，它反映了放射性核衰變的快慢。λ值越大，衰變越快；反之則相反。實際中常用半衰期T1/2或平均壽命τ來反映衰變的快慢。半衰期是放射性核衰變掉一半所需的時間；平均壽命是指不同核衰變有早有晚，完全是偶然事件，對於全部核的壽命取平均得平均壽命。

半衰期

通常在核物理學中習慣採用半衰期T1/2描述核衰變快慢，而在粒子物理學中常用平均壽命描述粒子的穩定性。不同放射性核素的半衰期有很大的差別，從10－9秒到109年。

半衰期是鑑別不同放射性核素的重要指標。半衰期的一個重要套用是地質學中用以確定地質年代，考古學中用以確定古生物或文物的年代。考古學中常用的放射性核素是，T1/2=5730年。