109年:醫物幅安(2)

已知 ta為平均壽命( mean life ), Ao為初始活度, No為初始原子核數量。試問 ta×Ao為何?

A0.37No
B0.5No
C0.63No
DNo

詳細解析

本題觀念:

本題考核放射性衰變的「平均壽命(mean life, tat_a)」與「初始活度(A0A_0)」、「初始原子核數量(N0N_0)」三者之間的數學關係。這是理解放射性衰變動力學的核心公式,也是計算累積衰變總量的基礎。

選項分析

首先建立數學關係:

放射性衰變基本定義:

  • 衰變常數:λ\lambda
  • 平均壽命:ta=1λt_a = \dfrac{1}{\lambda}
  • 初始活度:A0=λN0A_0 = \lambda N_0

計算 ta×A0t_a \times A_0 ta×A0=1λ×λN0=N0t_a \times A_0 = \frac{1}{\lambda} \times \lambda N_0 = N_0

因此 ta×A0=N0t_a \times A_0 = N_0

物理意義:活度(每秒衰變次數)乘以平均壽命(秒),等於從 t=0t=0t=t=\infty 的累積衰變總次數,即等於初始時的全部原子核數量 N0N_0。這也說明了平均壽命 tat_a 是整個樣品「完全衰變」所需平均時間的概念。

(A) 0.37N00.37N_00.37e10.37 \approx e^{-1},這是經過一個平均壽命後剩餘的原子核比例(N=N0eλta=N0e10.37N0N = N_0 e^{-\lambda t_a} = N_0 e^{-1} \approx 0.37 N_0),與本題問的 $t_a

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