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Zerfallsgesetz, Zerfallskonstante und Halbwertszeit

Grundwissen

  • Für den Bestand \(N\) der zum Zeitpunkt \(t\) noch nicht zerfallenden Atomkerne gilt \(N(t) = {N_0} \cdot {e^{ - \lambda  \cdot t}}\) mit der Zerfallskonstanten \(\lambda\).
  • Für die Aktivität \(A\) zum Zeitpunkt \(t\) gilt \(A(t) = {A_0} \cdot {e^{ - \lambda  \cdot t}} = \lambda  \cdot {N_0} \cdot {e^{ - \lambda  \cdot t}}\).
  • Die Halbwertszeit \(T_{1/2}\) ist die Zeitspanne, in der sich die Anzahl der nicht zerfallenen Atomkerne eines radioaktiven Präparats halbiert.
  • Zwischen der Zerfallskonstanten \(\lambda\) und der Halbwertszeit \({T_{1/2}}\) besteht der Zusammenhang \(\lambda  = \frac{{\ln \left( 2 \right)}}{{{T_{1/2}}}}\).

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Grundwissen

  • Für den Bestand \(N\) der zum Zeitpunkt \(t\) noch nicht zerfallenden Atomkerne gilt \(N(t) = {N_0} \cdot {e^{ - \lambda  \cdot t}}\) mit der Zerfallskonstanten \(\lambda\).
  • Für die Aktivität \(A\) zum Zeitpunkt \(t\) gilt \(A(t) = {A_0} \cdot {e^{ - \lambda  \cdot t}} = \lambda  \cdot {N_0} \cdot {e^{ - \lambda  \cdot t}}\).
  • Die Halbwertszeit \(T_{1/2}\) ist die Zeitspanne, in der sich die Anzahl der nicht zerfallenen Atomkerne eines radioaktiven Präparats halbiert.
  • Zwischen der Zerfallskonstanten \(\lambda\) und der Halbwertszeit \({T_{1/2}}\) besteht der Zusammenhang \(\lambda  = \frac{{\ln \left( 2 \right)}}{{{T_{1/2}}}}\).

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Auswerten von Zerfallskurven

Grundwissen

  • Aus Messwerten vom Zerfall eines radioaktiven Präparates kannst du mit verschiedenen Methoden z.B. die Anfangsaktivität \(A_0\), die Zerfallskonstante \(\lambda\) und die Halbwertszeit \(T_{1/2}\) bestimmen.
  • Welche Methode du wählst hängt von der Aufgabenstellung und den vorhandenen technischen Hilfsmitteln wie GTR oder Tabellenkalkulation ab.

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Grundwissen

  • Aus Messwerten vom Zerfall eines radioaktiven Präparates kannst du mit verschiedenen Methoden z.B. die Anfangsaktivität \(A_0\), die Zerfallskonstante \(\lambda\) und die Halbwertszeit \(T_{1/2}\) bestimmen.
  • Welche Methode du wählst hängt von der Aufgabenstellung und den vorhandenen technischen Hilfsmitteln wie GTR oder Tabellenkalkulation ab.

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Aufbau von Atomkernen

Aufgabe ( Quiz )
Aufgabe ( Quiz )

Zerfallsgesetz - Formelumstellung

Aufgabe ( Einstiegsaufgaben )

a) Das Kobaltisotop Co-60 ist ein \(\beta^-\)-Strahler mit der Halbwertszeit \(5{,}3\,\rm{a}\). Ein…

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Aufgabe ( Einstiegsaufgaben )

a) Das Kobaltisotop Co-60 ist ein \(\beta^-\)-Strahler mit der Halbwertszeit \(5{,}3\,\rm{a}\). Ein…

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Zerfall des Kobaltisotiops Co-60

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Das Kobaltisotop Co-60 ist ein \(\beta^-\)-Strahler mit der Halbwertszeit \(5{,}3\,\rm{a}\). Ein radioaktives Präparat soll \(1{,}0\,\rm{\mu g}\)…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Das Kobaltisotop Co-60 ist ein \(\beta^-\)-Strahler mit der Halbwertszeit \(5{,}3\,\rm{a}\). Ein radioaktives Präparat soll \(1{,}0\,\rm{\mu g}\)…

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Zerfallsgesetz, Zerfallskonstante und Halbwertszeit

Aufgabe ( Quiz )
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Auswerten von Absorptionskurven

Grundwissen

  • Aus Messwerten z.B. der Zählrate \(R\) ionisierender Strahlung hinter Absorbern kannst du mit verschiedenen Methoden z.B. die Zählrate \(R_0\) ohne Absorber, den Absorptionskoeffizienten \(\mu\) und die Halbwertsschichtdicke \(d_{1/2}\) bestimmen.
  • Welche Methode du wählst hängt von der Aufgabenstellung und den vorhandenen technischen Hilfsmitteln wie GTR oder Tabellenkalkulation ab.

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Grundwissen

  • Aus Messwerten z.B. der Zählrate \(R\) ionisierender Strahlung hinter Absorbern kannst du mit verschiedenen Methoden z.B. die Zählrate \(R_0\) ohne Absorber, den Absorptionskoeffizienten \(\mu\) und die Halbwertsschichtdicke \(d_{1/2}\) bestimmen.
  • Welche Methode du wählst hängt von der Aufgabenstellung und den vorhandenen technischen Hilfsmitteln wie GTR oder Tabellenkalkulation ab.

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Alpha-Zerfall von Polonium 210

Aufgabe ( Einstiegsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Zerfallsschema von Po-210Polonium 210 (Po-210) ist ein radioaktives Poloniumisotop, das mit einer Halbwertszeit…

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Aufgabe ( Einstiegsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Zerfallsschema von Po-210Polonium 210 (Po-210) ist ein radioaktives Poloniumisotop, das mit einer Halbwertszeit…

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Beta-Minus-Zerfall von Scandium 47

Aufgabe ( Einstiegsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Zerfallsschema von Sc-47Scandium 47 (Sc-47) ist ein radioaktives Scandiumisotop, das mit einer Halbwertszeit von…

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Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Zerfallsschema von Sc-47Scandium 47 (Sc-47) ist ein radioaktives Scandiumisotop, das mit einer Halbwertszeit von…

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Beta-Plus-Zerfall von Natrium 22

Aufgabe ( Einstiegsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Zerfallsschema von Na-22Natrium 22 (Na-22) ist ein radioaktives Natriumisotop, das mit einer Halbwertszeit von…

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Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Zerfallsschema von Na-22Natrium 22 (Na-22) ist ein radioaktives Natriumisotop, das mit einer Halbwertszeit von…

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EC-Prozess bei Kalium 40

Aufgabe ( Einstiegsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 EC-Zerfallsschema von K-40Kalium 40 (K-40) ist ein radioaktives Kaliumisotop, das in \(10{,}72\%\) aller Fälle…

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Aufgabe ( Einstiegsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 EC-Zerfallsschema von K-40Kalium 40 (K-40) ist ein radioaktives Kaliumisotop, das in \(10{,}72\%\) aller Fälle…

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Quiz zur Energiebilanz beim Alpha-Zerfall

Aufgabe ( Quiz )
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Quiz zur Energiebilanz beim Beta-Minus-Zerfall

Aufgabe ( Quiz )
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Quiz zur Energiebilanz beim Beta-Plus-Zerfall

Aufgabe ( Quiz )
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Quiz zur Energiebilanz beim EC-Prozess

Aufgabe ( Quiz )
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Zerfall des Kaons K-Null

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Die Kaonen - es gibt davon 4 Stück, das  \(\rm{K^o}\), das \(\rm{K^+}\), das \(\rm{K^-}\) und das \(\overline {\rm{K^o}}\) - wurden 1947 von George…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Die Kaonen - es gibt davon 4 Stück, das  \(\rm{K^o}\), das \(\rm{K^+}\), das \(\rm{K^-}\) und das \(\overline {\rm{K^o}}\) - wurden 1947 von George…

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Zerfall des Kaons K-Minus

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Die Kaonen - es gibt davon 4 Stück, das  \(\rm{K^o}\), das \(\rm{K^+}\), das \(\rm{K^-}\) und das \(\overline {\rm{K^o}}\) - wurden 1947 von George…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Die Kaonen - es gibt davon 4 Stück, das  \(\rm{K^o}\), das \(\rm{K^+}\), das \(\rm{K^-}\) und das \(\overline {\rm{K^o}}\) - wurden 1947 von George…

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Zerfall des Kaons K-Plus

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Die Kaonen - es gibt davon 4 Stück, das  \(\rm{K^o}\), das \(\rm{K^+}\), das \(\rm{K^-}\) und das \(\overline {\rm{K^o}}\) - wurden 1947 von George…

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Die Kaonen - es gibt davon 4 Stück, das  \(\rm{K^o}\), das \(\rm{K^+}\), das \(\rm{K^-}\) und das \(\overline {\rm{K^o}}\) - wurden 1947 von George…

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Zerfall des Kaons Anti-K-Null

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Die Kaonen - es gibt davon 4 Stück, das  \(\rm{K^o}\), das \(\rm{K^+}\), das \(\rm{K^-}\) und das \(\overline {\rm{K^o}}\) - wurden 1947 von…

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Die Kaonen - es gibt davon 4 Stück, das  \(\rm{K^o}\), das \(\rm{K^+}\), das \(\rm{K^-}\) und das \(\overline {\rm{K^o}}\) - wurden 1947 von…

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Potentialtopfmodell (Fermi-Gas-Modell)

Grundwissen

  • Der Neutronentopf hat am Rand einen horizontalen Potentialverlauf mit Potential Null und einen scharf begrenzten Rand mit Einsetzen der Kernkraft.
  • Beim Protonentopf muss das Coulombpotential berücksichtigt werden, sodass das Potential am Rand positiv und nach außen mit \(\frac{1}{r}\) abfällt.
  • Der Boden des Neutronentopfes liegt energetisch bei ca. \(-46\,\rm{MeV}\), derjenige des Protonentopfes liegt etwas höher, da sich die Protonen im Kern gegenseitig abstoßen.

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Grundwissen

  • Der Neutronentopf hat am Rand einen horizontalen Potentialverlauf mit Potential Null und einen scharf begrenzten Rand mit Einsetzen der Kernkraft.
  • Beim Protonentopf muss das Coulombpotential berücksichtigt werden, sodass das Potential am Rand positiv und nach außen mit \(\frac{1}{r}\) abfällt.
  • Der Boden des Neutronentopfes liegt energetisch bei ca. \(-46\,\rm{MeV}\), derjenige des Protonentopfes liegt etwas höher, da sich die Protonen im Kern gegenseitig abstoßen.

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Altersbestimmung mit der Radiokarbonmethode (Abitur BY 2021 Ph 12-1 A2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Zur Altersbestimmung organischer Materialien eignet sich häufig die Radiokarbonmethode (\(^{14}\rm{C}\) - Methode). Das hierzu genutzte…

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Zur Altersbestimmung organischer Materialien eignet sich häufig die Radiokarbonmethode (\(^{14}\rm{C}\) - Methode). Das hierzu genutzte…

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Radioaktive Substanzen im Tabakrauch (Abitur BY 2021 Ph 12-2 A2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Neben einer Vielzahl von toxischen chemischen Substanzen enthält Tabak auch radioaktive Stoffe, die beim Rauchen inkorporiert werden. Einen großen…

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Neben einer Vielzahl von toxischen chemischen Substanzen enthält Tabak auch radioaktive Stoffe, die beim Rauchen inkorporiert werden. Einen großen…

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Kernspaltung von Uran-235 durch Neutronenbeschuss

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Wird Uran-235 mit langsamen Neutronen beschossen, so kann das dazu führen, dass das Neutron vom Kern eingefangen wird und dadurch Uran-236 entsteht.…

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Wird Uran-235 mit langsamen Neutronen beschossen, so kann das dazu führen, dass das Neutron vom Kern eingefangen wird und dadurch Uran-236 entsteht.…

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Kernfusion von Deuterium und Tritium

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Ein Wasserstoff-2-Kern (Deuteron) kann mit dem Kern des instabilen Wasserstoffisotops Tritium (Wasserstoff-3) fusioniert werden. Dabei entsteht…

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Ein Wasserstoff-2-Kern (Deuteron) kann mit dem Kern des instabilen Wasserstoffisotops Tritium (Wasserstoff-3) fusioniert werden. Dabei entsteht…

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Alpha-Zerfall von Polonium-210

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Polonium-210 (Po-210) ist ein radioaktives Poloniumisotop, das mit einer Halbwertszeit von \(138{,}4\,\rm{d}\) zerfällt. Die Messung von \(\alpha\)-…

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Polonium-210 (Po-210) ist ein radioaktives Poloniumisotop, das mit einer Halbwertszeit von \(138{,}4\,\rm{d}\) zerfällt. Die Messung von \(\alpha\)-…

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Beta-Minus-Zerfall von Rhenium-187

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Rhenium-187 (Re-187) ist ein radioaktives Rheniumisotop, das mit einer Halbwertszeit von etwas mehr als \(4 \cdot 10^{10}\,\rm{a}\) zerfällt. Die…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Rhenium-187 (Re-187) ist ein radioaktives Rheniumisotop, das mit einer Halbwertszeit von etwas mehr als \(4 \cdot 10^{10}\,\rm{a}\) zerfällt. Die…

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Beta-Plus-Zerfall von Natrium-22

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Natrium-22 (Na-22) ist ein radioaktives Natriumisotop, das mit einer Halbwertszeit von \(2{,}6\,\rm{a}\) zerfällt. Die Messung von \(\beta^+\)- und…

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Natrium-22 (Na-22) ist ein radioaktives Natriumisotop, das mit einer Halbwertszeit von \(2{,}6\,\rm{a}\) zerfällt. Die Messung von \(\beta^+\)- und…

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EC-Prozess von Kalium-40

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Kalium-40 (K-40) ist ein künstlich hergestelltes radioaktives Kaliumisotop, das in \(0{,}05\%\) aller Fälle mit einer Halbwertszeit von \(1{,}248…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Kalium-40 (K-40) ist ein künstlich hergestelltes radioaktives Kaliumisotop, das in \(0{,}05\%\) aller Fälle mit einer Halbwertszeit von \(1{,}248…

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Zerfall von Uran

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Vor ca. 6,0 Milliarden Jahren waren die beiden Uran-Isotope \({}^{238}{\rm{U}}\) und \({}^{235}{\rm{U}}\) in etwa gleicher Menge vorhanden. Das für…

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Vor ca. 6,0 Milliarden Jahren waren die beiden Uran-Isotope \({}^{238}{\rm{U}}\) und \({}^{235}{\rm{U}}\) in etwa gleicher Menge vorhanden. Das für…

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Zerfall von Americium (Abitur BY 2003 GK A4-1)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Americium-241 ist ein \(\alpha\)-Strahler mit einer Halbwertszeit von \(T_{1/2}=4{,}3\cdot10^2\,\rm{a}\). Die Energie der \(\alpha\)-Strahlung beträgt…

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Americium-241 ist ein \(\alpha\)-Strahler mit einer Halbwertszeit von \(T_{1/2}=4{,}3\cdot10^2\,\rm{a}\). Die Energie der \(\alpha\)-Strahlung beträgt…

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