Kalkulator Tarikh Radiokarbon: Anggarkan Umur dari Karbon-14
Kira umur bahan organik berdasarkan peluruhan Karbon-14. Masukkan peratusan C-14 yang tinggal atau nisbah C-14/C-12 untuk menentukan bila organisma itu mati.
Kalkulator Tarikh Radiokarbon
Tarikh radiokarbon adalah kaedah yang digunakan untuk menentukan usia bahan organik dengan mengukur jumlah Karbon-14 (C-14) yang tinggal dalam sampel. Kalkulator ini menganggarkan usia berdasarkan kadar pereputan C-14.
Masukkan peratusan C-14 yang tinggal berbanding dengan organisma hidup (antara 0.001% dan 100%).
Anggaran Usia
Lengkung Pereputan Karbon-14
Bagaimana Tarikh Radiokarbon Berfungsi
Tarikh radiokarbon berfungsi kerana semua organisma hidup menyerap karbon dari persekitaran mereka, termasuk sejumlah kecil C-14 radioaktif. Apabila organisma mati, ia berhenti menyerap karbon baru, dan C-14 mula mereput pada kadar yang diketahui.
Dengan mengukur jumlah C-14 yang tinggal dalam sampel dan membandingkannya dengan jumlah dalam organisma hidup, saintis dapat mengira berapa lama yang lalu organisma itu mati.
Formula Tarikh Radiokarbon
t = -8033 × ln(N₀/Nₑ), di mana t adalah usia dalam tahun, 8033 adalah jangka hayat purata C-14, N₀ adalah jumlah C-14 semasa, dan Nₑ adalah jumlah awal.
Dokumentasi
Kalkulator Tarikh Radiokarbon: Tentukan Umur Bahan Organik
Pengenalan kepada Tarikh Radiokarbon
Tarikh radiokarbon (juga dikenali sebagai tarikh karbon-14) adalah kaedah saintifik yang berkuasa digunakan untuk menentukan umur bahan organik sehingga kira-kira 50,000 tahun. Kalkulator tarikh radiokarbon ini menyediakan cara yang mudah untuk menganggarkan umur sampel arkeologi, geologi, dan paleontologi berdasarkan peluruhan isotop Karbon-14 (¹⁴C). Dengan mengukur jumlah karbon radioaktif yang tinggal dalam sampel dan menerapkan kadar peluruhan yang diketahui, para saintis dapat mengira bila organisma mati dengan ketepatan yang luar biasa.
Karbon-14 adalah isotop radioaktif yang terbentuk secara semula jadi di atmosfera dan diserap oleh semua organisma hidup. Apabila suatu organisma mati, ia berhenti menyerap karbon baru, dan Karbon-14 yang ada mula peluruh pada kadar tetap. Dengan membandingkan nisbah Karbon-14 kepada Karbon-12 stabil dalam sampel dengan nisbah dalam organisma hidup, kalkulator kami dapat menentukan berapa lama yang lalu organisma itu mati.
Panduan komprehensif ini menerangkan cara menggunakan kalkulator tarikh radiokarbon kami, sains di sebalik kaedah ini, aplikasinya di pelbagai disiplin, dan batasannya. Sama ada anda seorang ahli arkeologi, pelajar, atau sekadar ingin tahu tentang bagaimana para saintis menentukan umur artifak dan fosil purba, alat ini memberikan wawasan berharga ke dalam salah satu teknik penentuan umur yang paling penting dalam sains.
Sains Tarikh Radiokarbon
Bagaimana Karbon-14 Terbentuk dan Peluruh
Karbon-14 terus dihasilkan di atmosfera atas apabila sinar kosmik berinteraksi dengan atom nitrogen. Karbon radioaktif yang dihasilkan cepat teroksida untuk membentuk karbon dioksida (CO₂), yang kemudian diserap oleh tumbuhan melalui fotosintesis dan oleh haiwan melalui rantai makanan. Ini mencipta keseimbangan di mana semua organisma hidup mengekalkan nisbah tetap Karbon-14 kepada Karbon-12 yang sepadan dengan nisbah atmosfera.
Apabila organisma mati, ia berhenti bertukar karbon dengan persekitaran, dan Karbon-14 mula peluruh kembali kepada nitrogen melalui peluruhan beta:
Peluruhan ini berlaku pada kadar tetap, dengan Karbon-14 mempunyai separuh hayat kira-kira 5,730 tahun. Ini bermakna selepas 5,730 tahun, separuh daripada atom Karbon-14 asal akan telah peluruh. Selepas 5,730 tahun lagi, separuh daripada atom yang tinggal akan peluruh, dan seterusnya.
Formula Tarikh Radiokarbon
Umur sampel boleh dikira menggunakan formula peluruhan eksponen berikut:
Di mana:
- adalah umur sampel dalam tahun
- adalah jangka hayat purata Karbon-14 (8,033 tahun, diperoleh dari separuh hayat)
- adalah jumlah Karbon-14 dalam sampel sekarang
- adalah jumlah Karbon-14 apabila organisma mati (setara dengan jumlah dalam organisma hidup)
- adalah logaritma semula jadi
Nisbah boleh dinyatakan sama ada sebagai peratusan (0-100%) atau sebagai nisbah langsung Karbon-14 kepada Karbon-12 berbanding piawaian moden.
Kaedah Pengiraan
Kalkulator kami menawarkan dua kaedah untuk menentukan umur sampel:
- Kaedah Peratusan: Masukkan peratusan Karbon-14 yang tinggal dalam sampel berbanding piawaian rujukan moden.
- Kaedah Nisbah: Masukkan nisbah C-14/C-12 yang diukur dalam sampel dan nisbah awal dalam organisma hidup.
Kedua-dua kaedah menggunakan formula asas yang sama tetapi menawarkan fleksibiliti bergantung kepada bagaimana ukuran sampel anda dilaporkan.
Cara Menggunakan Kalkulator Tarikh Radiokarbon
Panduan Langkah demi Langkah
-
Pilih Kaedah Input:
- Pilih sama ada "Peratusan C-14 yang Tinggal" atau "Nisbah C-14/C-12" berdasarkan data yang anda ada.
-
Untuk Kaedah Peratusan:
- Masukkan peratusan Karbon-14 yang tinggal dalam sampel anda berbanding piawaian rujukan moden (antara 0.001% dan 100%).
- Sebagai contoh, jika sampel anda mempunyai 50% daripada Karbon-14 yang terdapat dalam organisma hidup, masukkan "50".
-
Untuk Kaedah Nisbah:
- Masukkan nisbah C-14/C-12 semasa yang diukur dalam sampel anda.
- Masukkan nisbah C-14/C-12 awal (piawaian rujukan, biasanya dari sampel moden).
- Sebagai contoh, jika sampel anda mempunyai nisbah yang 0.5 kali piawaian moden, masukkan "0.5" untuk semasa dan "1" untuk awal.
-
Lihat Keputusan:
- Kalkulator akan segera memaparkan umur anggaran sampel anda.
- Hasil akan ditunjukkan dalam tahun atau ribuan tahun, bergantung pada umur.
- Representasi visual lengkung peluruhan akan menonjolkan di mana sampel anda berada pada garis masa.
-
Salin Keputusan (pilihan):
- Klik butang "Salin" untuk menyalin umur yang dikira ke papan klip anda.
Memahami Visualisasi
Kalkulator termasuk visualisasi lengkung peluruhan yang menunjukkan:
- Peluruhan eksponen Karbon-14 dari masa ke masa
- Titik separuh hayat (5,730 tahun) ditandakan pada lengkung
- Kedudukan sampel anda pada lengkung (jika dalam julat yang boleh dilihat)
- Peratusan Karbon-14 yang tinggal pada pelbagai umur
Visualisasi ini membantu anda memahami bagaimana proses peluruhan berfungsi dan di mana sampel anda sesuai dalam garis masa peluruhan Karbon-14.
Pengesahan Input dan Pengendalian Ralat
Kalkulator melakukan beberapa pemeriksaan pengesahan untuk memastikan hasil yang tepat:
- Nilai peratusan mesti antara 0.001% dan 100%
- Nilai nisbah mesti positif
- Nisbah semasa tidak boleh lebih besar daripada nisbah awal
- Nilai yang sangat kecil yang menghampiri sifar mungkin disesuaikan untuk mengelakkan ralat pengiraan
Jika anda memasukkan data yang tidak sah, kalkulator akan memaparkan mesej ralat yang menerangkan masalah dan cara untuk membetulkannya.
Aplikasi Tarikh Radiokarbon
Arkeologi
Tarikh radiokarbon telah merevolusikan arkeologi dengan menyediakan kaedah yang boleh dipercayai untuk menandakan umur artifak organik. Ia biasanya digunakan untuk menentukan umur:
- Arang dari unggun purba
- Artifak dan alat kayu
- Tekstil dan pakaian
- Sisa manusia dan haiwan
- Sisa makanan pada tembikar
- Gulungan dan manuskrip purba
Sebagai contoh, tarikh radiokarbon membantu menetapkan kronologi dinasti purba Mesir dengan menandakan bahan organik yang ditemui dalam makam dan penempatan.
Geologi dan Sains Bumi
Dalam kajian geologi, tarikh radiokarbon membantu:
- Menandakan kejadian geologi terkini (dalam 50,000 tahun terakhir)
- Menetapkan kronologi untuk lapisan sedimen
- Mengkaji kadar pengendapan di tasik dan lautan
- Menyelidik perubahan iklim masa lalu
- Mengesan perubahan paras laut
- Menandakan letusan gunung berapi yang mengandungi bahan organik
Paleontologi
Paleontolog menggunakan tarikh radiokarbon untuk:
- Menentukan bila spesies menjadi pupus
- Mengkaji pola migrasi manusia dan haiwan purba
- Menetapkan garis masa untuk perubahan evolusi
- Menandakan fosil dari zaman Pleistosen Akhir
- Menyelidik masa letusan megafauna
Sains Alam Sekitar
Aplikasi alam sekitar termasuk:
- Menandakan bahan organik tanah untuk mengkaji kitaran karbon
- Menyelidik umur dan pergerakan air bawah tanah
- Mengkaji masa tinggal karbon dalam pelbagai ekosistem
- Mengesan nasib pencemar dalam persekitaran
- Menandakan inti ais untuk mengkaji keadaan iklim masa lalu
Sains Forensik
Dalam penyiasatan forensik, tarikh radiokarbon boleh:
- Membantu menentukan umur mayat manusia yang tidak dikenali
- Mengesahkan seni dan artifak
- Mengesan barang antik dan dokumen yang tidak sah
- Membezakan antara gading moden dan sejarah untuk memerangi perdagangan hidupan liar yang haram
Batasan dan Pertimbangan
Walaupun tarikh radiokarbon adalah alat yang berkuasa, ia mempunyai beberapa batasan:
- Julat Umur: Berkesan untuk bahan antara kira-kira 300 dan 50,000 tahun
- Jenis Sampel: Hanya berfungsi untuk bahan yang pernah menjadi organisma hidup
- Saiz Sampel: Memerlukan kandungan karbon yang mencukupi untuk pengukuran yang tepat
- Pencemaran: Pencemaran karbon moden boleh mempengaruhi hasil dengan ketara
- Kalibrasi: Tarikh radiokarbon mentah mesti dikalibrasi untuk mengambil kira variasi sejarah dalam Karbon-14 atmosfera
- Kesan Reservoir: Sampel marin memerlukan pembetulan disebabkan oleh kitaran karbon yang berbeza di lautan
Alternatif kepada Tarikh Radiokarbon
| Kaedah Penentuan Umur | Bahan yang Berkenaan | Julat Umur | Kelebihan | Batasan |
|---|---|---|---|---|
| Potassium-Argon | Batu gunung berapi | 100,000 hingga bilion tahun | Julat umur yang sangat panjang | Tidak dapat menandakan bahan organik |
| Uranium Series | Karbonat, tulang, gigi | 500 hingga 500,000 tahun | Berfungsi pada bahan bukan organik | Penyediaan sampel yang kompleks |
| Thermoluminescence | Tembikar, flint yang dibakar | 1,000 hingga 500,000 tahun | Berfungsi pada bahan bukan organik | Kurang tepat daripada radiokarbon |
| Optically Stimulated Luminescence | Sedimen, tembikar | 1,000 hingga 200,000 tahun | Menandakan bila bahan terakhir terdedah kepada cahaya | Faktor persekitaran mempengaruhi ketepatan |
| Dendrochronology (tarikh cincin pokok) | Kayu | Hingga 12,000 tahun | Sangat tepat (resolusi tahunan) | Terhad kepada kawasan dengan rekod pokok yang sesuai |
| Amino Acid Racemization | Cengkerang, tulang, gigi | 1,000 hingga 1 juta tahun | Berfungsi pada bahan organik dan bukan organik | Sangat bergantung kepada suhu |
Sejarah Tarikh Radiokarbon
Penemuan dan Pembangunan
Kaedah tarikh radiokarbon telah dibangunkan oleh ahli kimia Amerika Willard Libby dan rakan-rakannya di Universiti Chicago pada akhir 1940-an. Untuk kerja yang groundbreaking ini, Libby dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Kimia pada tahun 1960.
Peristiwa penting dalam pembangunan tarikh radiokarbon termasuk:
- 1934: Franz Kurie mencadangkan kewujudan Karbon-14
- 1939: Serge Korff menemui bahawa sinar kosmik mencipta Karbon-14 di atmosfera atas
- 1946: Willard Libby mencadangkan menggunakan Karbon-14 untuk menandakan artifak purba
- 1949: Libby dan pasukannya menandakan sampel dengan umur yang diketahui untuk mengesahkan kaedah tersebut
- 1950: Penerbitan pertama tarikh radiokarbon dalam jurnal Science
- 1955: Makmal tarikh radiokarbon komersial pertama ditubuhkan
- 1960: Libby dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Kimia
Kemajuan Teknologi
Ketepatan dan ketepatan tarikh radiokarbon telah meningkat dengan ketara dari semasa ke semasa:
- 1950-an-1960-an: Kaedah pengiraan konvensional (pengiraan gas proporsional, pengiraan scintillation cecair)
- 1970-an: Pembangunan lengkung kalibrasi untuk mengambil kira variasi Karbon-14 atmosfera
- 1977: Pengenalan Spektrometri Massa Akselerator (AMS), membolehkan saiz sampel yang lebih kecil
- 1980-an: Penyempurnaan teknik penyediaan sampel untuk mengurangkan pencemaran
- 1990-an-2000-an: Pembangunan kemudahan AMS berpresisi tinggi
- 2010-an-Sekarang: Kaedah statistik Bayesian untuk kalibrasi dan pemodelan kronologi yang lebih baik
Pembangunan Kalibrasi
Para saintis mendapati bahawa kepekatan Karbon-14 dalam atmosfera tidak tetap sepanjang masa, yang memerlukan kalibrasi tarikh radiokarbon mentah. Perkembangan utama termasuk:
- 1960-an: Penemuan variasi dalam tahap Karbon-14 atmosfera
- 1970-an: Lengkung kalibrasi pertama berdasarkan cincin pokok
- 1980-an: Pelanjutan kalibrasi menggunakan karang dan sedimen berlapis
- 1990-an: Projek IntCal ditubuhkan untuk mencipta piawaian kalibrasi antarabangsa
- 2020: Lengkung kalibrasi terkini (IntCal20, Marine20, SHCal20) yang menggabungkan data baru dan kaedah statistik
Contoh Kod untuk Pengiraan Tarikh Radiokarbon
Python
1import math
2import numpy as np
3import matplotlib.pyplot as plt
4
5def calculate_age_from_percentage(percent_remaining):
6 """
7 Kira umur dari peratusan C-14 yang tinggal
8
9 Args:
10 percent_remaining: Peratusan C-14 yang tinggal (0-100)
11
12 Returns:
13 Umur dalam tahun
14 """
15 if percent_remaining <= 0 or percent_remaining > 100:
16 raise ValueError("Peratusan mesti antara 0 dan 100")
17
18 # Jangka hayat purata C-14 (diperoleh dari separuh hayat 5,730 tahun)
19 mean_lifetime = 8033
20
21 # Kira umur menggunakan formula peluruhan eksponen
22 ratio = percent_remaining / 100
23 age = -mean_lifetime * math.log(ratio)
24
25 return age
26
27def calculate_age_from_ratio(current_ratio, initial_ratio):
28 """
29 Kira umur dari nisbah C-14/C-12
30
31 Args:
32 current_ratio: Nisbah C-14/C-12 semasa dalam sampel
33 initial_ratio: Nisbah C-14/C-12 awal dalam organisma hidup
34
35 Returns:
36 Umur dalam tahun
37 """
38 if current_ratio <= 0 or initial_ratio <= 0:
39 raise ValueError("Nisbah mesti positif")
40
41 if current_ratio > initial_ratio:
42 raise ValueError("Nisbah semasa tidak boleh lebih besar daripada nisbah awal")
43
44 # Jangka hayat purata C-14
45 mean_lifetime = 8033
46
47 # Kira umur menggunakan formula peluruhan eksponen
48 ratio = current_ratio / initial_ratio
49 age = -mean_lifetime * math.log(ratio)
50
51 return age
52
53# Contoh penggunaan
54try:
55 # Menggunakan kaedah peratusan
56 percent = 25 # 25% C-14 yang tinggal
57 age1 = calculate_age_from_percentage(percent)
58 print(f"Sampel dengan {percent}% C-14 yang tinggal adalah kira-kira {age1:.0f} tahun tua")
59
60 # Menggunakan kaedah nisbah
61 current = 0.25 # Nisbah semasa
62 initial = 1.0 # Nisbah awal
63 age2 = calculate_age_from_ratio(current, initial)
64 print(f"Sampel dengan nisbah C-14/C-12 sebanyak {current} (awal {initial}) adalah kira-kira {age2:.0f} tahun tua")
65
66 # Plot lengkung peluruhan
67 years = np.linspace(0, 50000, 1000)
68 percent_remaining = 100 * np.exp(-years / 8033)
69
70 plt.figure(figsize=(10, 6))
71 plt.plot(years, percent_remaining)
72 plt.axhline(y=50, color='r', linestyle='--', alpha=0.7)
73 plt.axvline(x=5730, color='r', linestyle='--', alpha=0.7)
74 plt.text(6000, 45, "Separuh hayat (5,730 tahun)")
75 plt.xlabel("Umur (tahun)")
76 plt.ylabel("C-14 Yang Tinggal (%)")
77 plt.title("Lengkung Peluruhan Karbon-14")
78 plt.grid(True, alpha=0.3)
79 plt.show()
80
81except ValueError as e:
82 print(f"Ralat: {e}")
83JavaScript
1/**
2 * Kira umur dari peratusan C-14 yang tinggal
3 * @param {number} percentRemaining - Peratusan C-14 yang tinggal (0-100)
4 * @returns {number} Umur dalam tahun
5 */
6function calculateAgeFromPercentage(percentRemaining) {
7 if (percentRemaining <= 0 || percentRemaining > 100) {
8 throw new Error("Peratusan mesti antara 0 dan 100");
9 }
10
11 // Jangka hayat purata C-14 (diperoleh dari separuh hayat 5,730 tahun)
12 const meanLifetime = 8033;
13
14 // Kira umur menggunakan formula peluruhan eksponen
15 const ratio = percentRemaining / 100;
16 const age = -meanLifetime * Math.log(ratio);
17
18 return age;
19}
20
21/**
22 * Kira umur dari nisbah C-14/C-12
23 * @param {number} currentRatio - Nisbah C-14/C-12 semasa dalam sampel
24 * @param {number} initialRatio - Nisbah C-14/C-12 awal dalam organisma hidup
25 * @returns {number} Umur dalam tahun
26 */
27function calculateAgeFromRatio(currentRatio, initialRatio) {
28 if (currentRatio <= 0 || initialRatio <= 0) {
29 throw new Error("Nisbah mesti positif");
30 }
31
32 if (currentRatio > initialRatio) {
33 throw new Error("Nisbah semasa tidak boleh lebih besar daripada nisbah awal");
34 }
35
36 // Jangka hayat purata C-14
37 const meanLifetime = 8033;
38
39 // Kira umur menggunakan formula peluruhan eksponen
40 const ratio = currentRatio / initialRatio;
41 const age = -meanLifetime * Math.log(ratio);
42
43 return age;
44}
45
46/**
47 * Format umur dengan unit yang sesuai
48 * @param {number} age - Umur dalam tahun
49 * @returns {string} String umur yang diformat
50 */
51function formatAge(age) {
52 if (age < 1000) {
53 return `${Math.round(age)} tahun`;
54 } else {
55 return `${(age / 1000).toFixed(2)} ribu tahun`;
56 }
57}
58
59// Contoh penggunaan
60try {
61 // Menggunakan kaedah peratusan
62 const percent = 25; // 25% C-14 yang tinggal
63 const age1 = calculateAgeFromPercentage(percent);
64 console.log(`Sampel dengan ${percent}% C-14 yang tinggal adalah kira-kira ${formatAge(age1)}`);
65
66 // Menggunakan kaedah nisbah
67 const current = 0.25; // Nisbah semasa
68 const initial = 1.0; // Nisbah awal
69 const age2 = calculateAgeFromRatio(current, initial);
70 console.log(`Sampel dengan nisbah C-14/C-12 sebanyak ${current} (awal ${initial}) adalah kira-kira ${formatAge(age2)}`);
71} catch (error) {
72 console.error(`Ralat: ${error.message}`);
73}
74R
1# Kira umur dari peratusan C-14 yang tinggal
2calculate_age_from_percentage <- function(percent_remaining) {
3 if (percent_remaining <= 0 || percent_remaining > 100) {
4 stop("Peratusan mesti antara 0 dan 100")
5 }
6
7 # Jangka hayat purata C-14 (diperoleh dari separuh hayat 5,730 tahun)
8 mean_lifetime <- 8033
9
10 # Kira umur menggunakan formula peluruhan eksponen
11 ratio <- percent_remaining / 100
12 age <- -mean_lifetime * log(ratio)
13
14 return(age)
15}
16
17# Kira umur dari nisbah C-14/C-12
18calculate_age_from_ratio <- function(current_ratio, initial_ratio) {
19 if (current_ratio <= 0 || initial_ratio <= 0) {
20 stop("Nisbah mesti positif")
21 }
22
23 if (current_ratio > initial_ratio) {
24 stop("Nisbah semasa tidak boleh lebih besar daripada nisbah awal")
25 }
26
27 # Jangka hayat purata C-14
28 mean_lifetime <- 8033
29
30 # Kira umur menggunakan formula peluruhan eksponen
31 ratio <- current_ratio / initial_ratio
32 age <- -mean_lifetime * log(ratio)
33
34 return(age)
35}
36
37# Format umur dengan unit yang sesuai
38format_age <- function(age) {
39 if (age < 1000) {
40 return(paste(round(age), "tahun"))
41 } else {
42 return(paste(format(age / 1000, digits = 4), "ribu tahun"))
43 }
44}
45
46# Contoh penggunaan
47tryCatch({
48 # Menggunakan kaedah peratusan
49 percent <- 25 # 25% C-14 yang tinggal
50 age1 <- calculate_age_from_percentage(percent)
51 cat(sprintf("Sampel dengan %d%% C-14 yang tinggal adalah kira-kira %s\n",
52 percent, format_age(age1)))
53
54 # Menggunakan kaedah nisbah
55 current <- 0.25 # Nisbah semasa
56 initial <- 1.0 # Nisbah awal
57 age2 <- calculate_age_from_ratio(current, initial)
58 cat(sprintf("Sampel dengan nisbah C-14/C-12 sebanyak %.2f (awal %.1f) adalah kira-kira %s\n",
59 current, initial, format_age(age2)))
60
61 # Plot lengkung peluruhan
62 years <- seq(0, 50000, by = 50)
63 percent_remaining <- 100 * exp(-years / 8033)
64
65 plot(years, percent_remaining, type = "l",
66 xlab = "Umur (tahun)", ylab = "C-14 Yang Tinggal (%)",
67 main = "Lengkung Peluruhan Karbon-14",
68 col = "blue", lwd = 2)
69
70 # Tambah penanda separuh hayat
71 abline(h = 50, col = "red", lty = 2)
72 abline(v = 5730, col = "red", lty = 2)
73 text(x = 6000, y = 45, labels = "Separuh hayat (5,730 tahun)")
74
75 # Tambah grid
76 grid()
77
78}, error = function(e) {
79 cat(sprintf("Ralat: %s\n", e$message))
80})
81Excel
1' Formula Excel untuk mengira umur dari peratusan C-14 yang tinggal
2=IF(A2<=0,"Ralat: Peratusan mesti positif",IF(A2>100,"Ralat: Peratusan tidak boleh melebihi 100",-8033*LN(A2/100)))
3
4' Di mana A2 mengandungi peratusan C-14 yang tinggal
5
6' Formula Excel untuk mengira umur dari nisbah C-14/C-12
7=IF(OR(A2<=0,B2<=0),"Ralat: Nisbah mesti positif",IF(A2>B2,"Ralat: Nisbah semasa tidak boleh melebihi nisbah awal",-8033*LN(A2/B2)))
8
9' Di mana A2 mengandungi nisbah semasa dan B2 mengandungi nisbah awal
10
11' Fungsi VBA Excel untuk pengiraan tarikh radiokarbon
12Function RadiocarbonAge(percentRemaining As Double) As Variant
13 ' Kira umur dari peratusan C-14 yang tinggal
14
15 If percentRemaining <= 0 Or percentRemaining > 100 Then
16 RadiocarbonAge = "Ralat: Peratusan mesti antara 0 dan 100"
17 Exit Function
18 End If
19
20 ' Jangka hayat purata C-14 (diperoleh dari separuh hayat 5,730 tahun)
21 Dim meanLifetime As Double
22 meanLifetime = 8033
23
24 ' Kira umur menggunakan formula peluruhan eksponen
25 Dim ratio As Double
26 ratio = percentRemaining / 100
27
28 RadiocarbonAge = -meanLifetime * Log(ratio)
29End Function
30Soalan Lazim
Seberapa tepat tarikh radiokarbon?
Tarikh radiokarbon biasanya mempunyai ketepatan ±20 hingga ±300 tahun, bergantung kepada umur sampel, kualiti, dan teknik pengukuran. Kaedah AMS (Spektrometri Massa Akselerator) moden boleh mencapai ketepatan yang lebih tinggi, terutama untuk sampel yang lebih muda. Walau bagaimanapun, ketepatan bergantung kepada kalibrasi yang betul untuk mengambil kira variasi sejarah dalam tahap Karbon-14 atmosfera. Selepas kalibrasi, tarikh boleh tepat dalam dekad untuk sampel terkini dan beberapa ratus tahun untuk sampel yang lebih tua.
Apakah umur maksimum yang boleh ditentukan menggunakan tarikh radiokarbon?
Tarikh radiokarbon umumnya boleh dipercayai untuk sampel sehingga kira-kira 50,000 tahun. Melebihi umur ini, jumlah Karbon-14 yang tinggal menjadi terlalu kecil untuk diukur dengan tepat dengan teknologi semasa. Untuk sampel yang lebih tua, kaedah penentuan umur lain seperti tarikh potassium-argon atau tarikh uranium-series lebih sesuai.
Bolehkah tarikh radiokarbon digunakan pada sebarang jenis bahan?
Tidak, tarikh radiokarbon hanya boleh digunakan pada bahan yang pernah menjadi organisma hidup dan oleh itu mengandungi karbon yang berasal dari CO₂ atmosfera. Ini termasuk:
- Kayu, arang, dan sisa tumbuhan
- Tulang, tanduk, cengkerang, dan sisa haiwan lain
- Tekstil yang dibuat dari serat tumbuhan atau haiwan
- Kertas dan perkamen
- Sisa organik pada tembikar atau alat
Bahan seperti batu, tembikar, dan logam tidak dapat ditandakan secara langsung menggunakan kaedah radiokarbon melainkan ia mengandungi sisa organik.
Bagaimana pencemaran mempengaruhi hasil tarikh radiokarbon?
Pencemaran boleh mempengaruhi hasil tarikh radiokarbon dengan ketara, terutama untuk sampel yang lebih tua di mana walaupun sejumlah kecil karbon moden boleh menyebabkan ralat yang besar. Sumber pencemaran yang biasa termasuk:
- Karbon moden yang diperkenalkan semasa pengumpulan, penyimpanan, atau pengendalian
- Asid humik tanah yang mungkin menyusup ke dalam bahan berpori
- Rawatan pemuliharaan yang diterapkan pada artifak
- Pencemar biologi seperti pertumbuhan kulat atau biofile bakteria
- Pencemar kimia dari persekitaran penguburan
Prosedur pengumpulan, penyimpanan, dan pra-perawatan sampel yang betul adalah penting untuk meminimumkan kesan pencemaran.
Apakah itu kalibrasi dan mengapa ia perlu?
Kalibrasi diperlukan kerana kepekatan Karbon-14 di atmosfera tidak tetap sepanjang masa. Variasi disebabkan oleh:
- Perubahan dalam medan magnet Bumi
- Fluktuasi aktiviti solar
- Ujian senjata nuklear (yang hampir menggandakan Karbon-14 atmosfera pada tahun 1950-an-60-an)
- Pembakaran bahan api fosil (yang mencairkan Karbon-14 atmosfera)
Tarikh radiokarbon mentah mesti ditukar kepada tahun kalendar menggunakan lengkung kalibrasi yang diperoleh dari sampel yang mempunyai umur yang diketahui, seperti cincin pokok, varves tasik, dan rekod karang. Proses ini kadang-kadang boleh menghasilkan beberapa julat tarikh kalendar yang mungkin untuk satu tarikh radiokarbon.
Bagaimana sampel disediakan untuk tarikh radiokarbon?
Penyediaan sampel biasanya melibatkan beberapa langkah:
- Pembersihan fizikal: Mengeluarkan pencemar yang boleh dilihat
- Pra-perawatan kimia: Menggunakan asid-asas-asid (ABA) atau kaedah lain untuk mengeluarkan pencemar
- Ekstraksi: Mengasingkan komponen tertentu (seperti kolagen dari tulang)
- Pembakaran: Mengubah sampel kepada CO₂
- Grafitizasi: Untuk pengukuran AMS, mengubah CO₂ kepada grafit
- Pengukuran: Menggunakan kaedah AMS atau pengiraan konvensional
Prosedur khusus berbeza bergantung kepada jenis sampel dan protokol makmal.
Apakah "kesan reservoir" dalam tarikh radiokarbon?
Kesan reservoir berlaku apabila karbon dalam sampel berasal dari sumber yang tidak berada dalam keseimbangan dengan karbon atmosfera. Contoh yang paling biasa adalah sampel marin (cengkerang, tulang ikan, dll.), yang boleh kelihatan lebih tua daripada umur sebenar mereka kerana air lautan mengandungi "karbon lama" dari arus dalam. Ini mencipta "umur reservoir" yang mesti ditolak dari umur yang diukur. Besarnya kesan ini berbeza mengikut lokasi dan boleh berkisar antara kira-kira 200 hingga 2,000 tahun. Kesan serupa boleh berlaku dalam sistem air tawar dan di kawasan dengan aktiviti gunung berapi.
Berapa banyak bahan sampel yang diperlukan untuk tarikh radiokarbon?
Jumlah bahan yang diperlukan bergantung kepada kaedah penentuan umur dan kandungan karbon sampel:
- AMS (Spektrometri Massa Akselerator): Biasanya memerlukan 0.5-10 mg karbon (contohnya, 5-50 mg kolagen tulang, 10-20 mg arang)
- Kaedah konvensional: Memerlukan sampel yang jauh lebih besar, biasanya 1-10 g karbon
Teknik AMS moden terus mengurangkan keperluan saiz sampel, menjadikannya mungkin untuk menandakan artifak berharga dengan kerosakan yang minimum.
Bolehkah organisma hidup ditandakan dengan radiokarbon?
Organisma hidup mengekalkan keseimbangan dinamik dengan karbon atmosfera melalui respirasi atau fotosintesis, jadi kandungan Karbon-14 mereka mencerminkan tahap atmosfera semasa. Oleh itu, organisma hidup akan menghasilkan umur radiokarbon yang kira-kira sifar tahun (moden). Walau bagaimanapun, disebabkan oleh emisi bahan api fosil (yang menambah karbon "mati" ke atmosfera) dan pengujian nuklear (yang menambah "karbon bom"), sampel moden boleh menunjukkan penyimpangan kecil daripada nilai yang dijangkakan, memerlukan kalibrasi khas.
Bagaimana tarikh radiokarbon dibandingkan dengan kaedah penentuan umur lain?
Tarikh radiokarbon hanyalah salah satu daripada banyak teknik penentuan umur yang digunakan oleh para saintis. Ia sangat berharga untuk julat masa kira-kira 300-50,000 tahun yang lalu. Sebagai perbandingan:
- Dendrochronology (tarikh cincin pokok) lebih tepat tetapi terhad kepada kayu dan 12,000 tahun terakhir
- Potassium-argon dating berfungsi pada bahan yang jauh lebih tua (100,000 hingga bilion tahun)
- Thermoluminescence boleh menandakan tembikar dan bahan bakar dari 1,000 hingga 500,000 tahun yang lalu
- Optically Stimulated Luminescence menandakan bila sedimen terakhir terdedah kepada cahaya
Pendekatan penentuan umur yang terbaik sering melibatkan penggunaan pelbagai kaedah untuk memeriksa hasil.
Rujukan
-
Libby, W.F. (1955). Tarikh Radiokarbon. University of Chicago Press.
-
Bronk Ramsey, C. (2008). Tarikh radiokarbon: Revolusi dalam pemahaman. Arkeometri, 50(2), 249-275.
-
Taylor, R.E., & Bar-Yosef, O. (2014). Tarikh Radiokarbon: Perspektif Arkeologi. Left Coast Press.
-
Reimer, P.J., et al. (2020). Lengkung kalibrasi umur radiokarbon IntCal20 Hemisfera Utara (0–55 cal kBP). Radiokarbon, 62(4), 725-757.
-
Hajdas, I. (2008). Tarikh radiokarbon dan aplikasinya dalam kajian Kuaternari. Eiszeitalter und Gegenwart Quaternary Science Journal, 57(1-2), 2-24.
-
Jull, A.J.T. (2018). Tarikh Radiokarbon: Kaedah AMS. Ensiklopedia Sains Arkeologi, 1-5.
-
Bayliss, A. (2009). Menggulung revolusi: Menggunakan tarikh radiokarbon dalam arkeologi. Radiokarbon, 51(1), 123-147.
-
Wood, R. (2015). Dari revolusi ke konvensi: Masa lalu, sekarang dan masa depan tarikh radiokarbon. Jurnal Sains Arkeologi, 56, 61-72.
-
Stuiver, M., & Polach, H.A. (1977). Perbincangan: Pelaporan data 14C. Radiokarbon, 19(3), 355-363.
-
Hua, Q., Barbetti, M., & Rakowski, A.Z. (2013). Karbon atmosfera untuk tempoh 1950–2010. Radiokarbon, 55(4), 2059-2072.
Kalkulator Tarikh Radiokarbon kami menyediakan cara yang mudah tetapi berkuasa untuk menganggarkan umur bahan organik berdasarkan peluruhan Karbon-14. Cubalah hari ini untuk meneroka dunia menarik penentuan umur arkeologi dan memahami bagaimana para saintis mengungkap garis masa masa lalu kita. Untuk hasil yang lebih tepat, ingat bahawa tarikh radiokarbon profesional oleh makmal khusus disyorkan untuk penyelidikan saintifik dan projek arkeologi.
Alat Berkaitan
Temui lebih banyak alat yang mungkin berguna untuk aliran kerja anda