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Aufgabe

Nachweis von ionisierender Strahlung mit dem Zählrohr

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

a)Beschreibe den Aufbau eines GEIGER-MÜLLER-Zählrohres und erkläre dessen Funktionsweise im Auslösebereich.

b)Führe eine Internetrecherche über die Entdeckung der Radioaktivität durch Henri Antoine BECQUEREL durch und beschreibe die Entdeckung BECQUERELs in ein paar Sätzen.

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Zeichnung kann auch einfacher gestaltet sein

a)Tritt ein Teilchen oder Quant der radioaktiven Strahlung in das mit Gas gefüllte GEIGER-MÜLLER-Zählrohr, so entstehen positive Gasionen und freie Elektronen (Elektron-Ion-Paar). Die Elektronen werden im extrem starken elektrischen Feld um den Zähldraht so stark beschleunigt, dass sie selbst wieder ionisieren können. Es entsteht eine Elektronen-Ladungslawine, die sich auf den positiv geladenen Zähldraht zu bewegt. Auf diese Weise kommt es zu einem Stromstoß in dem aus Zählrohr, Widerstand \(R\) und Batterie gebildeten Kreis. Aufgrund des durch R fließenden Stroms entsteht zwischen den Enden von \(R\) ein Spannungsstoß, der durch den elektronischen Zähler registriert wird.

 

geschwärztes Photopapier von Becquerel

b)Mit der Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Conrad RÖNTGEN im Jahre 1895  wurde das Interesse der Physiker verstärkt auf ein Phänomen gelenkt, das anscheinend eng mit dieser Strahlung zusammenhing: Viele von Röntgenstrahlung getroffene Körper fluoreszieren. So leuchtete z.B. die Glaswand einer in Betrieb befindlichen Röntgenröhre in einem fahlen Licht auf. Aus dieser Beobachtung entstand die Vermutung, dass die Fluoreszenz und die Emission der Röntgenstrahlen in einem Zusammenhang stehen.

BECQUEREL verwendete als fluoreszierendes Material eine Uranverbindung. Zur Untersuchung legte er eine Probe davon auf eine lichtdicht verpackte Fotoplatte und bestrahlte die Probe zur Fluoreszenzanregung mit Sonnenlicht. Tatsächlich zeigte die Platte nach der Entwicklung die Umrisse des fluoreszierenden Körpers. Wenige Tage nach diesem Versuch trat ein entscheidender Zufall ein. Da mehrere Tage keine Sonne schien, blieb ein Uranpräparat auf einer Fotoplatte in einer Schublade liegen. Bei der Entwicklung dieser Platte stellte BECQUEREL zu seiner Überraschung fest, dass die Platte trotzdem intensiv geschwärzt war. Von dem Uranpräparat musste also eine neue Strahlung ausgehen, die man zunächst als BECQUEREL- oder Uranstrahlung bezeichnete.

Später untersuchten Marie und Pierre CURIE diese Uranstahlung genauer und fanden zwei weitere Elemente, welche die "neue" Strahlung emittierten, das Radium und das Polonium. Auf Vorschlag von Marie CURIE nannte man die neue Strahlung schließlich "radioaktive Strahlung".

BECQUEREL, Marie und Pierre CURIE erhielten 1903 für ihre Arbeiten zur Radioaktivität zusammen den Nobelpreis für Physik.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Kern-/Teilchenphysik

Radioaktivität - Einführung