Законы механики. Курс физики для учащихся физико-математических школ - Бченков Е.И.
ISBN 5-88119-120-Х
Скачать (прямая ссылка):
Здесь No - количество радиоактивных атомов в начальный момент времени. Величина Т называется периодом полураспада радиоактивного атома.
График зависимости N/No от t/T приведен на рис.1. Из него можно, зная отношение N/No, найти отвечающую ему величину t/T и тем самым
(1)
4
ГЛАВА 1
установить возраст образца, содержащего радиоактивный материал. Описанный метод называется радиоизотопным. Он был с успехом применен для датировки абсолютного возраста археологических находок, геологиче-
В археологии для этого был использован изотоп радиоактивного углерода С14 с периодом полураспада 5730 лет. Этот изотоп постоянно образуется в верхних слоях атмосферы под действием нейтронов космического излучения из стабильного изотопа азота N14. Дальнейшая судьба радио-углерода: сначала окислится, затем с помощью растений войти в состав того или иного органического соединения и там начать распадаться. Процентное содержание радио-уг-лерода в начальный момент времени во всяком органическом соединении равно доле радио-углерода в атмосфере в тот же момент времени. Если предположить, что интенсивность космического излучения, а вместе с ней и относительное содержание радио-углерода в атмосфере за последние несколько десятков тысячелетий не изменялись (к этому есть все основания), то, измерив соотношение интенсивности радиоактивного излучения из 1 кг угля, найденного на стоянке первобытного человека, к интенсивности излучения из 1 кг угля, полученного из столько что сгоревшего костра, можно тем самым сразу определить отношение N/No и установить возраст первобытной стоянки.
Возраст древних геологических пород определяют по долгоживущим изотопам урана U238 (Т =4.5105 лет), результатом распада которых в конечном итоге является возникновение одного атома свинца вместо одного атома урана. Есть породы, в которых первоначально вовсе не было свинца. Определив в таких породах количество урана и свинца в настоящий момент времени, нетрудно подсчитать, сколько времени прошло с момента образования породы. Так было установлено, что возраст самых старых пород на Земле порядка 5,5 миллиардов лет. Интересно, что возраст метеоритов, выпадающих на Землю, того же порядка, что позволяет предположить общность происхождения Земли и метеоритов.
Относительный характер одновременности двух событий
При измерении момента времени, когда происходит событие, важнейшим является установление одновременности этого события с некоторым расположением стрелок наших часов. Утверждение: “Звонок прозвенел в 9:00” - означает, что звук от звонка достиг моего слуха в тот момент, когда малая стрелка моих часов стояла точно против цифры 9, большая - против цифры 12, и секундная тоже указывала на цифру 12. Любому понятно, что если звук от звонка достиг его слуха в 9:00, то сам звонок звенел немного раньше, т.к. для прохождения звуком расстояния от звонка до уха требуется некоторое время, зависящее от расстояния и от скорости звука. Наи-
ских пород и самой Земли.
радиоактивных атомов от времени. Т - период полураспада
5
ВРЕМЯ И РАССТОЯНИЕ
более просто момент работы звонка фиксируется, если и звонок, и наблюдатель, и часы находятся рядом, в идеале, в одной точке. Тогда не надо вносить никаких поправок в показания часов, чтобы установить момент звучания звонка. Но наблюдать явления природы только у себя под носом
- дело не очень привлекательное. Как же установить момент времени, если событие происходит на некотором расстоянии от наблюдателя?
Для решения этой задачи придется послать из того места, где происходит событие, сигнал к наблюдателю, одновременный с событием. Зафиксировав момент прихода сигнала, наблюдатель измерит затем скорость сигнала и расстояние и внесет необходимую поправку в показания часов, определив точно, когда же на самом деле событие произошло. Если бы существовали сигналы, распространяющиеся с бесконечной скоростью, то использование таких сигналов для оповещения о моменте, когда происходит событие, очень упростило бы дело определения времени события, т.к. наблюдатель получал бы такой сигнал точно в момент совершения события. Однако, эксперименты установили, что в нашем мире сигналы распространяются с конечной скоростью. Можно построить очень хорошую теорию, предположив существование некоторой предельной скорости распространения сигналов с и взяв за основу экспериментальный факт, что ни одним физическим экспериментом нельзя отличить покой от равномерного прямолинейного движения, и из этой теории получить, что электромагнитные колебания распространяются в пустоте именно с предельной скоростью с. Частным случаем электромагнитных колебаний является свет. Измерение скорости света дает для предельной скорости величину близкую к с=3-10'° см/с.
Теперь можно дать точное определение одновременности двух удаленных друг от друга событий: два события АиВ одновременны, если световые сигналы, оповещающие об этих событиях, приходят в один момент в точку С, находящуюся точно посередине между точками, где происходило каждое из событий.
Является ли это определение одновременности абсолютным, т.е. всегда ли события АиВ будут восприниматься как одновременные? Рассмотрим один пример.
