碳十四定年法原理
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植物經過光合作用吸收大氣中二氧化碳組成本身組織,動物又依食植物為生,因此動植物組織中的碳直接或間接都來自大氣中二氧化碳,所以也滲有碳十四同位素。
生物活著的時候會 ...
碳十四定年法原理
西元1949年阿諾與利貝(Arnold&
Libby)利用已知年代的考古物證明碳十四定年的可行性以來,碳十四定年法在定年方面的實用性及優越性早已為學者所肯定,尤其考古遺址與晚第四紀的地層研究與碳十四定年法更是分不開。
基本原理
一、碳十四同位素的由來
碳十四同位素的產生由14N7
+1n0→14C6+1H1
而來,中子絕大多份來自宇宙射線高能粒子與大氣穩定同位素的碰撞,少部份直接來自宇宙射線本身。
這種形成自高空大氣的碳十四同位素,是自然界碳十四的唯一來源。
二、定年的原理
碳十四同位素是進行貝他(β)衰變的放射核種,計算標本中殘留14C所放出來的β粒子數目,因為這β粒子的數目和標本中所含的14C原子的數目成正比。
碳十四同位素的半衰期約為
5730±40年,也就是說:碳十四同位素經過了5730±40年後只剩下其原有量的一半,另一半已隨著時間而衰變成氮原子。
根據衰變定律
A
t=A0e-λt
t
=1/λ
lnA
0/
A
t
A
0:原來放射性強度
At:經過時間t之後的放射性強度
λ:放射性核種的衰變常數(Decayconstant);碳十四的λ為
1.209×10-4
y-1(Faure,1984)
t:時間
假設:封閉系統
三、死亡的生物體-封閉系統
在大氣層高空形成的碳十四原子不可能單獨存在很久,它會很快的氧化成二氧化碳,由於14CO2
與12CO2的化學性質相同,14CO2
很快就會和大氣中的二氧化碳混合在一起,並且參加自然界碳的交換循環運動。
植物經過光合作用吸收大氣中二氧化碳組成本身組織,動物又依食植物為生,因此動植物組織中的碳直接或間接都來自大氣中二氧化碳,所以也滲有碳十四同位素。
生物活著的時候會藉著呼吸作用與自然界不斷作碳之交換,然而當生物死亡停止與外界碳之交換後,生物遺骸就成一封閉系統,隨著時間的增加,遺骸中的碳十四逐漸衰變而減少。
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