Atomphysik und Kernphysik

Das Kapitel Kernphysik 1 in unserem Online-Kurs Atomphysik und Kernphysik besteht aus folgenden Inhalten:

  1. Kernphysik 1
    Kernphysik 1
    Zum realen Entwurf der zuvor besprochenen Atommodelle gehört auch die Kenntnis der physikalischen Eigenschaften des Atomkerns.Mit den wesentlichen physikalischen Eigenschaften eines Atomkerns wollen wir uns im nun folgenden Kapitel beschäftigen.Überblick- Aufbau der KernphysikDas Teilgebiet der Physik, das wir nun betreten wollen, ist die Kernphysik. Auf der einen Seite untersucht man in der Kernphysik die Struktur der Atomkerne, auf der anderen Seite beschäftigt man sich mit ...
  2. Streuung von α-Teilchen an Atomkernen
    Kernphysik 1 > Streuung von α-Teilchen an Atomkernen
    Streuung von Alphateilchen an einer Goldfolie
    Ein häufig benutztes Konzept der Physik zur Erforschung von Materie ist das der Streuung. Dabei werden bekannte Teilchen auf ein zu analysierendes Stück Materie, das man als Target bezeichnet, geschossen und die gestreuten Teilchen in dem Raum detektiert.Rutherford verwendete als Geschosse $\alpha$-Teilchen; dabei handelt es sich um zweifach positiv geladene Helium-Kerne, die beim radioaktiven Zerfall aus Kernen emittiert werden (siehe auch Abschnitt zum radioaktiven Zerfall). Im Versuch ...
  3. Kernphysikalische Grundlagen und Begriffe
    Kernphysik 1 > Kernphysikalische Grundlagen und Begriffe
    Weiterführende genauere Analysen zeigen ganz genau, dass der Kern selber aus Bestandteilen (Nukleonen) aufgebaut ist. Es handelt sich dabei um Protonen und Neutronen.Ladung und Masse der NukleonenDas Proton ist positiv geladen; es trägt die Elementarladung $+e$. Hingegen ist das Neutron ein elektrisch neutrales Teilchen. Die Einführung folgender Bezeichnungen ist sinnvoll:SymbolBeschreibungÄquivalente BedeutungZZahl der ProtonenKernladungszahl/chem.: OrdnungszahlNZahl der NeutronenNeutronenzahlANukleonenzahl ...
  4. Kernkraft
    Kernphysik 1 > Kernphysikalische Grundlagen und Begriffe > Kernkraft
    Modellvorstellung zur Kernkraft
    Bei ganz genauer Betrachtung wirft der Aufbau des Kerns eine entscheidende Frage auf:Wie kann es sein, dass ein System wie der Kern nicht aufgrund der abstoßenden Coulomb-Wechselwirkung der Protonen auseinanderfliegt?Auch ohne eine mathematisch ausführliche Analyse zu geben, lassen sich folgende Eigenschaften auf der Basis experimenteller Beobachtung deduktiv ableiten.Eigenschaften der KernkraftOffensichtlich muss doch im Kern eine weitere fundamentale Kraft wirksam sein. Man bezeichnet ...
  5. Radioaktivität
    Kernphysik 1 > Radioaktivität
    Radioaktive Strahlung im Magnetfeld
    Die (natürliche) Radioaktivität, sprich Strahlung von gewisser in der Natur vorkommenden Materie (in diesem historischen Fall Uran), wurde bereits 1896 von H. Becquerel entdeckt und später hat das Ehepaar Curie weitere radioaktive Substanzen gefunden und analysiert.Beobachtungen und FragestellungenZwei ganz wesentliche physikalische Eigenschaften der Radioaktivität sind:Radioaktive Strahlung ionisiert die LuftRadioaktive Substanzen strahlen Wärme ab; dies ist thermodynamisch ...
  6. α-Zerfall
    Kernphysik 1 > Radioaktivität > α-Zerfall
    Alpha-Zerfall: emittiertes Alpha-Teilchen
    Die unterschiedlichen auftretenden radioaktiven Strahlungsarten werden von instabilen Atomkernen emittiert.Das Video wird geladen...(alpha-strahlung)Wie bereits im Video gesehen, ist der $\alpha$-Zerfall eine Reaktion, bei der ein Kern einen Heliumkern ($^4_2He$ oder $^4_2\alpha$) absondert. Die entsprechende Reaktionsgleichung für den $\alpha$-Zerfall lautet:$^A_ZX\rightarrow  ^{A-4}_{Z-2}Y + ^4_2\alpha$Ein Urankern (U-233) kann durch $\alpha$-Zerfall in einen Thoriumkern (Th- 229) übergehen$^{233}_{92}U\rightarrow  ...
  7. β-Zerfall
    Kernphysik 1 > Radioaktivität > β-Zerfall
    Beta-Zerfall: emittiertes Elektron; Zerfallsprozess im Detail
    Genau genommen muss man beim $\beta$-Zerfall eine Fallunterscheidung machen. Denn es gibt 2 Arten des $\beta$-Zerfalls:$\beta^{-}$-Zerfall$\beta^{+}$-ZerfallHauptsächlich wird uns der $\beta^{-}$-Zerfall begegnen. Daher beschäftigen wir uns intensiver mit diesem Zerfall.$\beta^{-}$-ZerfallBeta-Zerfall: emittiertes Elektron; Zerfallsprozess im DetailMan findet den $\beta^{-}$-Zerfall zum Beispiel in Kernen vor, die über sehr viele Neutronen verfügen. Dabei wandelt sich ein Neutron ...
  8. γ-Zerfall
    Kernphysik 1 > Radioaktivität > γ-Zerfall
    Gamma-Zerfall: emittiertes Photon
    Wir betrachten nun die letzte Möglichkeit eines Zerfalls; nämlich den $\gamma$-Zerfall. Man wählt zwar diesen Namen, aber der Prozess stellt im eigentlichen Sinn keinen Zerfall dar.Der $\gamma$-Zerfall zeichnet sich dadurch aus, dass der Kern von einem angeregten Zustand in einen Zustand niedrigerer Energie übergeht. Die aus diesem Energieübergang resultierende Energiedifferenz wird von elektromagnetischer Strahlung getragen, die aus dem Kern emittiert wird.Die entsprechende ...
  9. Das Zerfallsgesetz
    Dieser Text ist als Beispielinhalt frei zugänglich!
    Kernphysik 1 > Das Zerfallsgesetz
    Zum Zerfallsgesetz
    Aufgrund der $\alpha$- und $\beta$-Zerfälle findet ja eine Umwandlung der Kerne des Ausgangsnuklids statt. Das bedeutet ja zunächst auf qualitativer Ebene, dass die Anzahl der Kerne des Ausgangsnuklids mit der Zeit abnimmt.Wir wollen nun diese radioaktiven Kernzerfälle mathematisch genauer beschreiben. Entscheidend ist dabei die Frage, wie viele Kerne eines Ausgangsnuklids nach einer Zeit $t$ übrig bleiben.Zum Zerfallsgesetz: Anzahl $N$ der Kerne eines Nukilds in Abhängigkeit ...
Atomphysik und Kernphysik
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