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Versuche

Untersuchung der Americium-Strahlung

Aufbau und Durchführung

 

Man untersucht die Zahl der Impulse pro Zeiteinheit (Zählrate R) mit und ohne Papier in Abhängigkeit vom Abstand Präparat-Zählrohr r. Die Messzeit betrug jeweils 100s.

Beobachtung (qualitativ)

  • Bei Luft zwischen Zählrohr und Präparat nimmt die Impulsrate innerhalb weniger Zentimeter für r rapide ab. Die Zählrate ist in diesem Bereich durch Papier sehr stark zu beeinflussen.

  • Ab ca. 4 cm nimmt die Impulsrate nur mehr allmählich ab; sie wird durch Papier nicht wesentlich verringert.

  • Ein gewöhnlicher Hufeisenmagnet zwischen Zählrohr und Präparat beeinflusst die Zählrate nur unwesentlich.

Beobachtung (quantitativ)

 

Schließt man das Zählrohr an das Interface (hier CASSY) eines Computers an, so kann man die für verschiedene Abstände gemessenen Zählraten R direkt mit dem Messwerterfassungssystem weiterbearbeiten, insbesondere leicht die Nullrate RN, das ist die Zahl der Impulse pro Zeiteinheit, welche das Zählrohr ohne Anwesenheit des Präparats registriert, abziehen und die Messdaten graphisch auswerten.

r in mm 4 6 8 10 15 20 25 30 40 50 60 70 90 110
R in 1/s 4150 2896 1714 542 40,1 24,2 16,0 11,3 6,5 3,8 2,6 2,0 1,3 0,8

Auswertung (einfach)

Aus dem r-R-Diagramm erkennt man, dass Papier bei kleinerem als 3cm Abstand die Zählrate erheblich reduziert; dies ist ein Hinweis auf die α-Strahlung des Americiums.

Aus der Tatsache, dass trotz Papierabschirmung immer noch Strahlung nachgewiesen wird, kann man schließen, dass das Am-Präparat neben der α-Strahlung noch eine weitere Komponente der radioaktiven Strahlung aussendet (γ-Strahlung), welche das Papier durchdringt und deren Intensität erst mit zunehmendem Abstand abnimmt.

Ergebnis

Eine Komponente der radioaktiven Strahlung ist die α-Strahlung, da

  • α-Teilchen durch ein dickeres Blatt Papier bereits vollständig absorbiert werden können
  • die Reichweite der α-Teilchen in Luft nur wenige Zentimeter beträgt
  • α-Teilchen durch starke Magnetfelder aufgrund ihrer positiven Ladung abgelenkt werden können.

Auswertung (detailliert)

In der doppelt logarithmischen Darstellung erkennt man den Verlauf einer Geraden. Daraus ergibt sich die Abhängigkeit einer Potenzfunktion
\[R(r) = {r^n}\]

Zeige, dass \(n = -2\) ist und somit ein quadratisches Abstandsgesetz vorliegt.