一分钟科普 | “半衰期”的含义是什么?金属为什么能屏蔽电磁波?“稀土元素”中的“土”是什么意思?

百科   科学   2024-07-08 18:30   北京  

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“半衰期”的含义是什么?


半衰期的正确理解()和错误理解(X

对于半衰期的理解,你会不会有如下的看法呢?


首先,“既然半衰期是放射性物质变成其原来一半所花费的时间,那么经过两个半衰期之后,放射性物质就完全消失了。”这是一种常见的误解。假设放射性物质的原子核有200个,经过一个半衰期后,会只有100个原子核具有放射性,但是,即使再经过一个半衰期,这剩下的100个放射性原子核并不会全部消失,而是剩余100个原子核中的一半——50个原子核丧失放射性,还会有50个原子核具有放射性。以此类推,再经过一个半衰期,还会有25个具有放射性的原子核存在。


其次,“每经过一个半衰期,每个原子核放出的放射量减少为原来的一半”。这也是一种误解。这是误解了放射性物质和放射线之间的关系导致的。放射性物质的原子核不可能一直放出放射线。每经过一个半衰期,只有一半的原子核放出放射线,而另外一半原子核并没有放出放射线,还保持着放射能力。所以,从整体上看,放出的放射线总量减少了一半。

摘自《科学世界》杂志2011年第10期


金属为什么能屏蔽电磁波?


图片来源:Eprpartner

电磁波的实质是变化的电场和磁场的振荡在空间中的传播。金属是导电介质。当电磁波在导电介质中传播时,电场和磁场的振幅随距离的增加按指数规律衰减。因此,在导电介质表面,电场和磁场的振幅最大,越深入内部,振幅越小。这种现象称为趋肤效应。

从能量的角度来看,电磁波在导电介质中传播时会有能量损耗。能量损耗的机制主要有3种:未被反射而进入金属内的吸收损耗、在入射表面的反射损耗以及在金属内部的多重反射损耗。

吸收损耗是导体材料中的电偶极子或磁偶极子与电磁场作用的结果,只与屏蔽层的厚度、频率、导电率以及导磁率有关。反射损耗是由于空间阻抗和屏蔽层的固有阻抗之间不匹配而引起的,是导体材料中的带电粒子(自由电子或空穴)与电磁场相互作用的结果。反射损耗与材料的表面阻抗、辐射源类型以及屏蔽体到辐射源的距离有关。多重反射损耗,是由于透射波通过内部衰减后,碰到屏蔽层的另一侧,进行被反射和透射,反射波再次通过内部,如此进行多次反复反射,使电磁波能量迅速衰减。


摘自《科学世界》2012年第1期


稀土元素中的“土”是什么意思?


图片来源:Wikipedia


“稀土元素”中的“土”指的是一类“氧化物”。古代科学家曾经将当时在土壤中发现的镁和钙的氧化物称为“土”。因此,当芬兰化学家约翰·加多林(1760~1852)在1794年又发现了一些未知的新氧化物时,他就沿用过去的叫法将它们取名为“稀土(rare earth)。那以后,直到1907年,总共发现了属于这一类的16种元素的氧化物。到1947年,再发现了最后一种稀土元素“钷(Pm)”。不过,钷不能稳定地天然存在,会发出放射线而很快衰变。

摘自《科学世界》2011年第9期




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