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Nachweis von Strahlung

Alle drei Strahlungsarten sind unsichtbar, lautlos und geruchlos. Zwei einfache Versuche verraten trotzdem, welche gerade aus einer Quelle kommt.

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Erklärung — Nachweis von Strahlung

Vor dir liegt ein Präparat. Es strahlt — aber welche Strahlung ist es?

Frage 1 · Ist da überhaupt etwas?Kein Sinnesorgan bemerkt radioaktive Strahlung. Man braucht einen Nachweis: ein Gerät, das auf die ionisierende Wirkung reagiert — das Geiger-Müller-Zählrohr knackt, die Nebelkammer zeigt Spuren.
Frage 2 · Welche der drei ist es?Das Zählrohr knackt bei α, β und γ gleich. Um sie zu unterscheiden, nutzt man, worin sie sich unterscheiden: Masse und Ladung.

Die Idee ist einfach: Man stellt der Strahlung etwas in den Weg.

  • Versuch 1:Material in den Strahlengang — Papier, Aluminium, Blei.
  • Versuch 2:Ein Magnetfeld quer zur Flugrichtung.
  • Beobachtet wird:Was am Zählrohr noch ankommt und wohin es fliegt.
  • Zusammen:Beide Versuche trennen die drei Strahlungsarten eindeutig.
Unterscheidung in drei Schritten
Reichweite verrät die Art, Ablenkung die Ladung.
Absorber

Papier stoppt α, einige Millimeter Aluminium stoppen β. γ wird selbst von dickem Blei nur abgeschwächt.

Magnetfeld

α (positiv) und β (negativ) werden zu verschiedenen Seiten abgelenkt. γ ist ungeladen und fliegt geradeaus.

Stärke

β wird viel stärker abgelenkt als α. Ein Elektron ist rund 7000-mal leichter als ein Heliumkern.

Versuch 1: Absorber in den Weg stellen

Quelle Papier Alu 3 mm Blei α α endet hier β β endet hier γ γ nur schwächer
Steckbrief für den Vergleich
αβγ
was fliegt?HeliumkernElektronLichtquant
Ladung2+1−0
Reichweite in Luft1–10 cmeinige m> 100 m
gestoppt durchPapierAlu-Blechnie ganz
im Magnetfeldschwach abgelenktstark, andere Seitegeradeaus

Versuch 2: Magnetfeld

α und β · geladenAuf bewegte Ladungen wirkt im Magnetfeld eine Kraft quer zur Flugrichtung. Positive und negative Teilchen werden entgegengesetzt abgelenkt — das leichte Elektron auf eine enge, der schwere Heliumkern auf eine weite Kurve.
γ · ungeladenOhne Ladung keine Kraft: γ-Strahlung fliegt unbeirrt geradeaus. Wer im Magnetfeld nicht abgelenkt wird und durch Aluminium kommt, ist γ.
✓ Frage 1 gelöstNachweis über die ionisierende Wirkung: Zählrohr (Knacken, Zählrate), Nebelkammer (Spuren: α kurz und dick, β lang und dünn), Fotoplatte (Schwärzung).
✓ Frage 2 gelöstWas hinter Papier verschwindet, ist α. Was hinter Aluminium verschwindet, ist β. Was bleibt und geradeaus fliegt, ist γ.

Eine unbekannte Quelle, ein Absorber, ein Magnet und ein Zählrohr. Beide Versuche zusammen entscheiden, welche Strahlung die Quelle aussendet.

Absorber & Magnetfeld

Magnet:
? Quelle ××× ××× ××× ××× Magnetfeld (in die Zeichenebene) Zählrohr —
Absorber:
Meine Antwort:

Achte auf die Zählrate hinter Blei: Sie wird kleiner, aber nicht null — γ lässt sich schwächen, nie ganz stoppen. Und im Magnetfeld verrät die Kurvenrichtung das Vorzeichen der Ladung, die Kurvenstärke die Masse.

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Hinweise

Drei Stellen, an denen beim Unterscheiden regelmäßig etwas durcheinandergeht.

Hinweis

γ nur abgeschwächt

Hinter Blei ist die Zählrate kleiner, aber nie null. „Blei stoppt γ“ ist falsch.

Hinweis

Masse schlägt Ladung

α trägt zwar 2+, ist aber tausendfach schwerer als ein Elektron. Die Masse gewinnt, die Kurve bleibt weit.

Hinweis

Kurz heißt nicht harmlos

α kommt nicht durch die Haut, ionisiert aber am stärksten. Eingeatmet oder verschluckt ist α die gefährlichste der drei.

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