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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:

  1. 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?
  2. Was sind die Bestandteile der radioaktiven Strahlung?
  3. 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
Radioaktive Strahlung im Magnetfeld
Radioaktive Strahlung im Magnetfeld

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:

Video: Radioaktivität

Multiple-Choice
Nehmen wir an, dass $\alpha$- und $\beta$-Teilchen mit gleicher Geschwindigkeit $v$ (mittels Geschwindigkeitsfilter) in ein homogenes Magnetfeld $B$ eindringen. Dabei sei die Richtung der Geschwindigkeit senkrecht zu der des Magnetfeldes.

Welche Strahlungsarten bzw. Teilchen werden im Magnetfeld stärker abgelenkt?
0/0
Lösen

Hinweis:

Bitte kreuzen Sie die richtigen Aussagen an. Es können auch mehrere Aussagen richtig oder alle falsch sein. Nur wenn alle richtigen Aussagen angekreuzt und alle falschen Aussagen nicht angekreuzt wurden, ist die Aufgabe erfolgreich gelöst.

Der Krümmungsradius $r$ der Teilchenbahn kann als Maß für die Stärke der Ablenkung dienen. Je kleiner er ist, umso stärker werden die Teilchen abgelenkt.

Vorstellung des Online-Kurses Atomphysik und KernphysikAtomphysik und Kernphysik
Dieser Inhalt ist Bestandteil des Online-Kurses

Atomphysik und Kernphysik

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  • Atomspektren
    • Einleitung zu Atomspektren
    • Emissionsspektrum des Wasserstoffatoms
      • Einleitung zu Emissionsspektrum des Wasserstoffatoms
      • Balmer-Serie
    • Absorptionsspektren
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  • Atommodelle
    • Einleitung zu Atommodelle
    • Bohrsches Atommodell
      • Einleitung zu Bohrsches Atommodell
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      • Termschema, Spektrallinien- Wasserstoffatom
    • Moderne Atommodelle der Quantenmechanik
      • Einleitung zu Moderne Atommodelle der Quantenmechanik
      • Der eindimensionale Potentialtopf
        • Einleitung zu Der eindimensionale Potentialtopf
        • Energiezustände im Potentialtopf
        • Quantenmechanische Deutung
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  • Kernphysik 1
    • Einleitung zu Kernphysik 1
    • Streuung von α-Teilchen an Atomkernen
    • Kernphysikalische Grundlagen und Begriffe
      • Einleitung zu Kernphysikalische Grundlagen und Begriffe
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      • Einleitung zu Radioaktivität
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