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？

科学世界 · 公众号 · · 2024-07-08 18:30

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“半衰期”的含义是什么？

半衰期的正确理解（〇）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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