半衰期

当我们挖到恐龙化石时,应该怎么判断它的年代呢?

1 碳循环

其实就是要借助自然界的碳循环:

解释一下,大气中存在非常多的氮-14,通过捕捉中子会变为不稳定的碳-14。随着呼吸这些碳-14会进入生物体内,并且在生存时保持基本稳定。当生物死亡后,碳-14会发生衰变重新变回氮-14,从而完成整个循环。

2 半衰期

碳循环揭示了这么一点,生物死亡后碳-14会不断减少。假设生物生存时碳-14含量为单位1,那么年后,还保存的碳-14由以下指数函数决定:

该函数的示意图如下(之所以为示意图是因为该指数函数减少的太慢,如实画的话看着太像直线):

从上图中可以看到,每过 5730 年碳-14含量就减少一半,所以 5730 年又称为碳-14的半衰期。

3 对数函数

所以,古生物学家测出恐龙化石中碳-14的含量后,就可以根据上述的指数函数得到计算年份的函数:

如果仍然用表示自变量,表示因变量,那么上述函数可以改写为:

其中自变量在真数的位置,所以称为对数函数(Logarithmic function),这也是本课要讨论的内容。

练习题 已知,则的值为 ,根据本节讲述的对数函数可得:

因此式子可以表示为:

代入等式可得:

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