Atomphysik NWA Klasse 9

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1 Atomphysik NWA Klasse 9 Radioaktive Strahlung Strahlung, die im Inneren der Atomkerne entsteht heißt radioaktive Strahlung. Wir unterscheiden zwischen Teilchen- und Wellenstrahlung!

2 Strahlung in der Natur und Technik Strahlung ist nicht gleich Strahlung. Wir kennen: Licht / Wärmestrahlung (infrarote Strahlung) / UV-Strahlung Funkwellen (Radio, TV, Handy) Röntgenstrahlung, Laser uvm. Teilchenstrahlungen sind: Wasserstrahl Sprühstrahl (Farbsprühpistole) Deonebel aus der Deodose Radioaktive Strahlungen verhalten sich ähnlich. Sie kommen in unserer Umwelt überall in geringen Mengen vor!

3 Der Nachweis radioaktiver Strahlung Eine Methode zur Messung radioaktiver Strahlung stellt das Zählrohr nach dem Geiger-Müller Prinzip dar. Dieses Zählrohr besteht aus einem als Kathode (minus-pool) fungierenden Metallrohr, das mit einem Edelgas Helium, Argon oder Neon unter vermindertem Druck (ca. 200 hpa = 1/5 des normalen Luftdruckes) gefüllt ist. Durch die mittlere Achse dieser Röhre ist ein Draht (meist Wolfram) als Anode (+) gespannt. Zwischen der Kathode und der Anode wird eine Hochspannung von ca. 500 Volt angelegt.

4 Der Nachweis radioaktiver Strahlung Wenn nun radioaktive Strahlung in das Geiger-Müller-Zählrohr eindringt, spaltet diese beim Eindringen Elektronen von den Atomen des darin befindlichen Edelgases ab. Es entsteht ein Ion. Aufgrund der hohen Spannung im Zählrohr wird das Elektron (-) mit großer Beschleunigung zur Anode gezogen (+). Das Elektron wird so stark beschleunigt, dass weitere Teilchen beim Zusammentreffen mit dem Elektron ionisiert werden und so eine ganze Kaskade geladener Teilchen entsteht. Es entsteht eine Kettenreaktion: Unzählige Elektronen erreichen den Anodendraht und das ionisierte Gas wird für kurze Zeit leitend. Der Stromkreis schließt sich. Dieser kurze Stromstoß wird in einem Zählwerk registriert und erhöht den Zähler um 1. Über einen Lautsprecher wiedergegeben hören wir ein Knackgeräusch. So entsteht das typische Knacken eines Geigerzählers. Das Knacken signalisiert also: Ein io- nisierendes Teilchen hat das Geiger-Müller-Zählrohr betreten.

5 Der Nachweis radioaktiver Strahlung Weitere Nachweisgeräte sind: Spinthariskop Schwärzung von Fotoplatten Film-Dosiometer Nebelkammer Die Schwärzung einer Fotoplatte führte zur Entdeckung der radioaktiven Strahlung durch Henri Becquerel

6 Die Entdeckung der Strahlung Henri Becquerel (F) entdeckte 1896 die Radioaktivität : Ein uranhaltiger Stein hatte eine Fotoplatte durch die Verpackung hindurch "belichtet'. Becquerel erkannte, dass die Strahlung aus dem Zerfall von Atomkernen stammte. Bald wurden weitere Radionuklide gefunden (Radium, Polonium...) und es erwies sich, dass alle Elemente ab der Kernladungszahl 84 natürliche Radioaktivität zeigen. Heutzutage kann beinahe jedes Element durch Bestrahlung künstlich radioaktiv gemacht werden.

7 Die Entdeckung der Strahlung Das Ehepaar Pierre Curie ( ) und Marie Curie ( ) untersuchte alle bekannten chemischen Elemente auf diese neue Eigenschaft hin, die sie "Radioaktivität" nannten. Sie entdeckten dabei zwei strahlungsfähige Elemente, das Polonium (Marie war Polin) und das Radium, das Strahlende. Für die Verdienste um die Erforschung der Radioaktivität erhielt das Ehepaar Curie gemeinsam mit Becquerel 1903 den Nobelpreis für Physik.

8 Alpha-Strahlung (2Protonen und 2 Neutronen): Teilchenstrahlung, ein Heliumkern wird ausgesandt! Arten und Entstehung Beta-Minus-Strahlung (1 Elektron) wird nach dem Zerfall eines Neutrons zu einem Proton im Atomkern ausgesandt!

9 Arten und Entstehung Neutronenstrahlung (1 Neutron) entsteht, wenn ein Neutron abgegeben wird! Beta-Plus-Strahlung (1 Positron) entsteht, wenn ein Proton sich in ein Neutron umwandelt! Das Positron ist ein positiv geladenes Elektron!

10 Arten und Entstehung Gamma-Strahlung entsteht bei jeder Veränderung im Atomkern. Sobald in diesem Unruhe entsteht sendet er diese Strahlung aus. Bildlich gesprochen: Der Atomkern glüht nach!

11 Radioaktiver Zerfall Durch die Abgabe radioaktiver Teilchen-Strahlung verändert sich der Aufbau der Atomkerne. Daher können so genannte Zerfallsreihen aufgestellt werden. Einfache Zerfälle sind: Alpha Beta - Beta + Neutronen Gamma 226 Ra Rn+4 2 α 137 Cs Ba β Na Ne β+ 2 α+9 4 Be 13 6 C 12 6 C+1 0 n 137m Ba Ba+γ im Kern: 1 im Kern: m = mobil (Kern schwingt) 0 n 1 1 p+ 0 1 e 1 1 p 1 0 n e

12 Radioaktiver Zerfall Die Zerfallsprodukte zerfallen manchmal selber wieder, so dass weitere Strahlung entsteht. Im Buch findest du Beispiele!

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