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Halbwertszeit

Die Halbwertszeit gibt die Zeit an, in welcher die Hälfte der radioaktiven Atomkerne einer Probe zerfällt.

Übersicht

Formelzeichen

T12

Einheit

1s

Formel

T12=ln2λ, wobei λ eine stoffabhängige Zerfallskonstante ist.

Zerfallsgesetz

Betrachtet man die Anzahl an radioaktiven Kernen N, die Masse an radioaktivem Material m oder dessen Aktivität A in Abhängigkeit der Zeit, ergibt sich ein exponentieller Zusammenhang.

N=N0eλt

Äquivalent gilt für die Masse und die Aktivität:

m=m0eλt und A=A0eλt

N0,m0,A0 sind dabei jeweils die Ausgangswerte zum Zeitpunkt t=0.

Eine weitere Form des Zerfallsgesetzes existiert. Es gilt:

N=N012tT12
m=m012tT12
A=A012tT12

Herleitung der Formel für T12

Im Ansatz überlegen wir uns, dass nach Ablauf einer Halbwertszeit T12 noch genau die Hälfte der Ausgangsatomkerne N0 vorhanden sind. Es gilt also:

12N0=N0eλT12

Diese Gleichung soll im Folgenden nach T12 umgestellt werden. Dazu wird die gesamte Gleichung zunächst durch N0 dividiert.

12=eλT12

Anwenden von ln()

ln(12)=ln(eλT12)

ln(x) und ex heben sich auf

ln(12)=λT12ln(e)

ln(e)=1

ln(12)=λT12

ln-Rechenregel

ln(1)ln(2)=λT12

ln-Rechenregel

0ln(2)=λT12

ln-Rechenregel

ln(2)=λT12
ln(2)λ=T12
T12=ln(2)λ

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