Vervollständige den Merktext zur Messung radioaktiver Strahlung.
Ziehe die Bausteine an die richtige Stelle.
Für radioaktive Strahlung hat der Mensch kein . Jedes Messgerät nutzt deshalb denselben Trick: Die Strahlung den Stoff im Inneren des Geräts, und das Gerät verwandelt jede Ionisation in ein – Schwärzung, Nebelspur, Stromimpuls oder Lichtblitz. Gezählt wird die , also Impulse pro Sekunde. Davon zieht man den ab, der auch ohne Präparat vorhanden ist.
Alle fünf Begriffe stehen in der Merke-Box „Messen in drei Sätzen“ auf der Erklärseite.
2
Vier Geräte, vier Signale
AFB I
Jede Karte beschreibt ein Messgerät. Ordne sie dem passenden Gerät zu.
Karte anklicken, dann das Fach – oder 1 bis 4 drücken.
1Fotoplatte / Film
2Nebelkammer
3Geiger-Müller-Zählrohr
4Szintillationszähler
Zwei Geräte zeigen die Strahlung nachträglich (Film) oder sichtbar (Nebelkammer), zwei zählen sie live (Zählrohr, Szintillationszähler). Allen vieren gemeinsam ist der Anfang: eine Ionisation.
Frage dich bei jeder Karte: Sehe ich die Spur, höre ich sie, oder wird sie erst später sichtbar?
3
Die Nullrate berechnen
AFB I
Ohne Präparat registriert ein Zählrohr in 2 Minuten 36 Impulse. Wie groß ist die Nullrate Z0? Gib das Ergebnis in Impulsen pro Sekunde an.
Zählrate = Impulse geteilt durch Zeit in Sekunden.
2 Minuten sind 120 Sekunden: 36 : 120 = 0,3 Impulse pro Sekunde. Das ist der Nulleffekt dieses Raums – alle drei Sekunden ein Knacken, ganz ohne Präparat.
Rechne die Minuten zuerst in Sekunden um.
Z0 = 36 : 120 s = 0,3 /s.
4
Stimmt das über das Messen?
AFB I
Entscheide bei jeder Aussage, ob sie richtig oder falsch ist.
Richtig oder falsch?
Aussage 1 von 6
Drei Aussagen sind falsch – und jede davon ist ein typischer Denkfehler aus Klassenarbeiten.
5
Schritt für Schritt: das Präparat aus der Sammlung
AFB II
Ohne Präparat: 18 Impulse in 60 s. Mit Präparat vor dem Zählrohr: 246 Impulse in 60 s.
Jeder Schritt schaltet den nächsten frei.
Wie groß ist die Nullrate Z0?/s
Wie groß ist die Zählrate Z mit Präparat?/s
Wie groß ist die Nettozählrate des Präparats?/s
Wie viele Impulse stammen in 10 Minuten allein vom Präparat?Impulse
Erst beide Zählraten, dann subtrahieren, dann mit der Zeit in Sekunden multiplizieren.
Vier Gruppen haben je ein anderes Präparat gemessen. Die Nullrate war überall Z0 = 0,4 /s. In jeder Zeile fehlt genau eine Größe – mal vorwärts, mal rückwärts gerechnet.
Fülle alle Felder aus und prüfe dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Gruppe
Impulse
Messzeit in s
Z in 1/s
Znetto in 1/s
A
150
60
2,1
B
96
120
0,8
C
180
3,0
2,6
D
72
2,4
2,0
Gruppe B hat ein sehr schwaches Präparat erwischt: Die Hälfte ihrer Impulse war Hintergrund. Genau dann lohnt sich eine lange Messzeit.
Z = Impulse : Zeit und Znetto = Z − 0,4. Rückwärts: Impulse = Z · Zeit, Zeit = Impulse : Z.
Leon hat sein Messprotokoll in sechs Sätzen aufgeschrieben. Drei davon sind falsch. Klicke genau die falschen Zeilen an.
Klicke genau die falschen Zeilen an – die richtigen musst du stehen lassen.
Die drei Fehler sind genau die drei Stolperstellen von der Erklärseite: Nullrate falsch gedeutet, Nullrate addiert statt subtrahiert, Zählrate mit Aktivität verwechselt.
Die Zahlen in den Zeilen 1, 3 und 5 stimmen. Die Fehler stecken in den Deutungen.
8
Was passiert mit der Zählrate?
AFB II
Ein Präparat liegt vor dem Zählrohr, die Zählrate wird notiert. Wie ändert sie sich in den fünf Fällen?
Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = wird kleiner, 2 = bleibt (etwa) gleich, 3 = wird größer. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = kleiner3 = größer
Man misst doppelt so lange (120 s statt 60 s).
Das Präparat wird näher an das Zählrohr gerückt.
Vor einen reinen Alphastrahler wird ein Blatt Papier gehalten.
Man wiederholt dieselbe Messung ein zweites Mal.
Man nimmt zusätzlich ein zweites, gleich starkes Präparat dazu.
Zeile 1 ist die Falle: Bei doppelter Messzeit verdoppeln sich die Impulse, aber die Zählrate (Impulse pro Sekunde) bleibt gleich – sie wird nur genauer. Zeile 4: Die zweite Messung liefert wegen des Zufalls eine etwas andere Zahl, aber im Mittel dieselbe Zählrate.
9
Drei Präparate im Diagramm
AFB III
Drei Präparate wurden je 60 s lang gemessen: A 138 Impulse, B 78 Impulse, C 318 Impulse. Ohne Präparat zählte das Gerät in 60 s 18 Impulse. Stelle die Nettozählraten als Balken dar.
Balken mit der Maus ziehen oder nach Tab mit ↑/↓ in 0,5er-Schritten einstellen.
Wer die 18 Hintergrund-Impulse vergisst, bekommt 2,3 – 1,3 – 5,3 und liegt bei allen drei Balken daneben. Präparat C ist fünfmal so stark wie B – nicht viermal, wie es die rohen Impulszahlen vortäuschen.
Ziehe zuerst von jeder Impulszahl die 18 Hintergrund-Impulse ab – dann erst durch 60 s teilen.
Mia misst dasselbe Präparat zweimal je 30 s lang und erhält 11 und 17 Impulse. Sie ist verunsichert: „Das Gerät spinnt – oder das Präparat wird stärker?“ Welche Aussagen treffen zu?
Mehrere Antworten sind richtig.
28 Impulse in 60 s sind 0,47 /s – aber bei so wenigen Impulsen sind Abweichungen von ±5 völlig normal. Wer genau messen will, misst lang: Bei 600 s kommen rund 280 Impulse zusammen, und dieselbe Schwankung fällt kaum noch ins Gewicht.
Denke an das Applet auf der Erklärseite: Auch dort waren die Zahlen bei jedem Durchlauf ein wenig anders.
(11 + 17) : 60 s ≈ 0,47 /s. Zufall erklärt den Unterschied vollständig; weder das Gerät noch das Präparat haben sich verändert. Und ohne Nullrate ist noch unklar, welcher Anteil vom Präparat kommt.
