Radioaktivität
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 Fragestellungen
Zwei ganz wesentliche physikalische Eigenschaften der Radioaktivität sind:
- Radioaktive Strahlung ionisiert die Luft
- Radioaktive Substanzen strahlen Wärme ab; dies ist thermodynamisch äquivalent zu einer Energieabgabe
Heutzutage kennt man noch weitere (biologische) Wirkungen radioaktiver Strahlung, wie die Schädigung der DNA etc.
Folgende Fragen werden uns dabei einen methodischen Zugang zum Phänomen der Radioaktivität ermöglichen:
- Aus experimenteller Sicht ist es notwendig zu zeigen, welche physikalisch nachweisbaren Wirkungen radioaktive Strahlung hat. Überhaupt ist zu klären: Mit welchen (modernen) Methoden lässt sich Radioaktivität nachweisen?
- Was sind die Bestandteile der radioaktiven Strahlung?
- Die letzte Frage ist sicherlich etwas komplizierter und lässt sich in der Schulphysik nur partiell beantworten. Wo liegt die Ursache für die radioaktive Strahlung?
Arten radioaktiver Strahlung
Radioaktive Strahlung kann man auf unterschiedliche Weise untersuchen. Zum Beispiel durch (quantitative) Analyse
- des Durchdringungsvermögens der radioaktiven Strahlung in Materie
- des Ionisationsvermögens (in Gasen), der Reichweite
- der Ablenkung in elektrischen und magnetischen Feldern
Es zeigt sich, dass radioaktive Strahlung aus drei Teilchenarten besteht.
Merke
- $\alpha$-Strahlen bestehen aus Heliumkernen ($^4_2He$)
- $\beta$-Strahlen bestehen aus Elektronen ($_{-1}^{0}e$ oder $_{-1}^{0}\beta$)
- $\gamma$-Strahlen bestehen aus Photonen ($\gamma$)
Die drei Teilchenarten können prinzipiell aufgrund ihrer verschiedenen Ladungen und Massen in einem Magnetfeld aufgespalten und detektiert werden.
Lernvideo zum radioaktiven Zerfall und Strahlung:
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