Geigerzähler-Labor – Absorption von α-, β- und γ-Strahlung und Abstandsgesetz
PhysikQuanten- und KernphysikAlter 17–18
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Zum Starten anmeldenVirtuelles Praktikum mit einem Geiger-Müller-Zählrohr: Nullrate messen und abziehen, dann α-, β- und γ-Quellen durch Papier, Aluminium und Blei wählbarer Dicke sowie in verschiedenen Abständen in Luft zählen. Die Zählungen sind zufällig (Poisson-verteilt), mit Unsicherheit √N und Ergebnistabelle. Der Bildschirm Abstandsgesetz trägt 1/√C gegen d für eine γ-Quelle auf und bestimmt den verborgenen Versatz e der Quelle; der Bildschirm Felder zeigt α, β und γ in elektrischen und magnetischen Feldern.
Lektion: Ionisierende Strahlung: Durchdringungsvermögen von α, β und γ, Geiger-Müller-Zählrohr, Nullrate und Abstandsgesetz für γ-Strahlung
Was sie zeigt
Alpha-, Beta- und Gammastrahlung unterscheiden sich in ihrem Durchdringungsvermögen. Alphateilchen werden von einem Blatt Papier oder wenigen Zentimetern Luft gestoppt, Betateilchen von wenigen Millimetern Aluminium, während Gammastrahlung nur durch Blei geschwächt wird, und zwar exponentiell mit der Dicke. Ein Geiger-Müller-Zählrohr registriert auch die Hintergrundstrahlung, die gemessen und abgezogen werden muss. Der Zerfall ist zufällig, daher schwankt jede Zählung; längeres Zählen ergibt ein größeres N und eine kleinere relative Unsicherheit 1/√N. Für Gammastrahlung nimmt die korrigierte Zählrate mit dem Quadrat des Abstands ab, sodass 1/√C gegen d eine Gerade ergibt.
So funktioniert es
Drücken Sie Nullrate zählen, wählen Sie dann Quelle, Absorber und Dicke, stellen Sie Abstand d und Zählzeit ein und drücken Sie Zählung starten; jedes Ergebnis kommt in die Tabelle. Das Tempo Sofort sammelt Daten schnell. Zählen Sie im Reiter Abstandsgesetz die γ-Quelle bei mehreren Abständen und lesen Sie e am Graphen 1/√C gegen d ab. Wählen Sie im Reiter Felder Magnetisch oder Elektrisch und ändern Sie die Feldstärke.
Einstellbare Parameter
- Bildschirm Absorption, Abstandsgesetz (γ), Ablenkung in Feldern
- Radioaktive Quelle α (Typ Am-241), β (Typ Sr-90), γ (Typ Co-60)
- Absorber Keiner, Papier, Aluminium, Blei
- Absorberdicke 0,1–50 mm
- Abstand Quelle–Zählrohr d 1–60 cm
- Zählzeit 10 s, 30 s, 60 s, 100 s, 300 s
- Feldart (Bildschirm Felder) Magnetfeld, Elektrisches Feld
- Magnetische Flussdichte B 0–200 mT
- Spannung U zwischen den Platten 0–50 kV
Fragen zum Erkunden
- Warum muss die Nullrate gemessen und abgezogen werden, bevor man verschiedene Absorber vergleicht?
- Wie viele Millimeter Aluminium stoppen die Betateilchen vollständig, und wie schwächt Blei die Gammastrahlung?
- Warum ist der Graph von 1/√C gegen d eine Gerade, die nicht durch den Ursprung geht?
