Zum NachschlagenZurück zur ErklärungDrei Strahlungsarten, drei Formen — Erklärung, Video nachlesen.
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Übungsaufgaben
1Drei Strahlungsarten, drei SpektrenAFB I
Ordnen Sie jedes Merkmal der passenden Strahlungsart zu.
Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1α-Strahlung
2β-Strahlung
3γ-Strahlung
Zwei der drei Körbe enthalten Linienspektren — die Form allein trennt also nur β von den anderen beiden. Für die Unterscheidung von α und γ hilft die Energieskala: einige MeV gegenüber einigen hundert keV. Die tiefere Ursache steht in der jeweils zweiten Karte: Es entscheidet sich daran, auf wie viele Teilchen die frei werdende Energie verteilt wird.
2Aussagen prüfenAFB I
Entscheiden Sie bei jeder Aussage, ob sie stimmt.
Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Die zweite Aussage ist die Falle, in die fast alle tappen: Man verwechselt die Maximalenergie mit einem Mittelwert. Schau dir die Bandform an — sie hat ihr Maximum weit links und läuft zum oberen Ende hin auf null zu. Ein Elektron mit fast der vollen Energie ist also der seltene Grenzfall, kein typischer Vertreter.
3Ein Band bis 0,6 MeVAFB I
Ein Spektrum zeigt ein lückenloses Band, das bei \(0{,}6\,\mathrm{MeV}\) endet.
Wählen Sie alle Aussagen aus, die daraus folgen.Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Das obere Bandende ist die aussagekräftigste Stelle des ganzen Spektrums: Dort geht die komplette Zerfallsenergie Q an das Elektron, weil das Neutrino nichts abbekommt. Deshalb ist Emax zugleich Q. Die beiden falschen Optionen verdrehen genau diesen Punkt — sie machen aus einer oberen Grenze einen Mittelwert beziehungsweise eine untere Grenze.
4Merkmal und UrsacheAFB II
Bestimmen Sie zu jeder Frage das passende Spektrenmerkmal.
Es erscheint eine Frage. Klicke das Merkmal im Schema an, das dazu passt — dann kommt die nächste Frage.
Die vier Merkmale bilden genau den Ablauf jeder Spektrenauswertung ab: erst die Form (Linie oder Band), dann die Energieskala (MeV oder keV), dann die besondere Stelle (das Bandende). Ein Peak bei 140 keV ist übrigens kein beliebiges Beispiel — das ist die bekannte γ-Linie von 99mTc aus der Nuklearmedizin.
5Wie viel bleibt für das Neutrino?AFB II
Bei einem \(\beta\)-Zerfall ist \(E_{\max}=1{,}44\,\mathrm{MeV}\). Ein Detektor misst ein Elektron mit \(E_{\mathrm e}=0{,}52\,\mathrm{MeV}\).
Berechnen Sie die Energie des Neutrinos.Nutze die Energiebilanz Ee + Eν = Emax. Trage nur die Zahl in MeV ein (Dezimaltrennzeichen egal).
Die Rechnung selbst ist eine Subtraktion: 1,44 MeV − 0,52 MeV = 0,92 MeV. Bemerkenswert ist die Physik dahinter: Das Neutrino trägt hier fast zwei Drittel der Energie davon und verlässt den Detektor völlig unbemerkt. Genau diese unsichtbare Bilanzlücke war um 1930 das große Rätsel — sie sah aus wie ein Verstoß gegen die Energieerhaltung und war in Wahrheit der erste Hinweis auf ein neues Teilchen.
6Die Energiebilanz bauenAFB II
Setzen Sie aus den Bausteinen die Energiebilanz des \(\beta\)-Zerfalls zusammen.
Klicke die Bausteine in der richtigen Reihenfolge an. Ein Klick auf einen gesetzten Baustein legt ihn zurück.
Diese Gleichung ist der ganze Schlüssel zum kontinuierlichen Band: Die Summe ist fest, die Aufteilung ist frei. Daraus folgt sofort 0 ≤ EElektron ≤ Emax — also ein Band statt einer Linie. Beim α-Zerfall fehlt der mittlere Summand, und ohne freien Partner bleibt für das α-Teilchen nur ein einziger möglicher Energiewert übrig.
7Energien der Größe nachAFB II
Ordnen Sie die fünf Strahlungsereignisse nach steigender Energie (kleinste oben).
Verschiebe die Zeilen mit den Pfeiltasten oder den Schaltflächen, bis die Reihenfolge stimmt.
1γ-Quant aus 99mTc: 140 keV
2β-Elektron am Bandende: 0,6 MeV
3γ-Quant aus 60Co: 1,17 MeV
4α-Teilchen aus 238U: 4,2 MeV
5α-Teilchen aus 212Po: 8,8 MeV
Die erste Hürde ist die Einheit: 140 keV sind 0,14 MeV, also weniger als das Bandende bei 0,6 MeV. Danach zeigt sich das typische Muster — γ-Energien reichen von einigen hundert keV bis in den MeV-Bereich und überlappen mit β, während α-Energien fast immer zwischen 4 und 9 MeV liegen. Die Energieskala trennt α deshalb zuverlässig, β und γ dagegen nicht — dafür brauchst du die Form des Spektrums.
8Vom Befund zur SchlussfolgerungAFB II
Verbinden Sie jeden Messbefund mit der richtigen Schlussfolgerung.
Klicke links einen Befund an und dann rechts den Partner — es entsteht eine Verbindungslinie.
Die ersten drei Zeilen prüfen die Zuordnung Form + Energie → Strahlungsart. Die letzten beiden gehören zum selben Spektrum und zeigen die entscheidende Einsicht: Nicht die Strahlungsart wechselt, sondern die Aufteilung zwischen Elektron und Neutrino. Jeder einzelne Messpunkt im Band ist ein anderes Aufteilungsverhältnis desselben Zerfalls.
9Ein unbekanntes Spektrum einordnenAFB III
Ein Detektor liefert ein Spektrum mit scharfen Linien; die stärkste liegt bei \(4{,}8\,\mathrm{MeV}\).
Bestimmen Sie über den Entscheidungsbaum die Strahlungsart.Beantworte die Fragen des Entscheidungsbaums mit Ja oder Nein und schau, wo du herauskommst.
Die Reihenfolge im Baum ist kein Zufall: Erst die Form, dann die Energie. Die Form trennt β sicher von den beiden anderen, denn nur der Dreikörperzerfall erzeugt ein Band. Erst danach lohnt der Blick auf die Skala, weil α und γ beide Linien liefern und sich nur durch die Größenordnung unterscheiden. Wer umgekehrt vorgeht, verwechselt eine γ-Linie bei 2 MeV leicht mit α-Strahlung.
10Fehler im SchülerheftAFB III
Finden Sie die falschen Zeilen in diesem Heftauszug und klicken Sie sie an.
In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Die drei Fehler stammen aus drei verschiedenen Denkfallen. Der erste hält die Energieerhaltung für verletzt, weil das Neutrino unsichtbar bleibt. Der zweite überträgt die Bandform des β-Spektrums fälschlich auf γ, obwohl dort gar kein Partnerteilchen mitspielt. Der dritte übersieht, dass α- und γ-Emission nacheinander aus demselben Kern kommen können — genau deshalb sind γ-Linien so oft Begleiter von α- und β-Zerfällen.