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Teilchenphysikaspekte in der klassischen Physik
- Auch bei Themen der klassischen Physik werden an vielen Stellen Teilchenaspekte deutlich.
- Beispiele sind die \(\beta\)-Strahlung und das AEgIS-Experiment als Anwendung des waagerechten Wurfs.
- Auch bei Themen der klassischen Physik werden an vielen Stellen Teilchenaspekte deutlich.
- Beispiele sind die \(\beta\)-Strahlung und das AEgIS-Experiment als Anwendung des waagerechten Wurfs.
Biologische Strahlenwirkung
- Man muss unterscheiden, ob die Bestrahlung von außen erfolgt oder vom Inneren des Körpers ausgeht.
- \(\alpha\)- und \(\beta\)-Strahlung sind besonders gefährlich, wenn ihre Quellen durch Luft oder Nahrung in den Körper aufgenommen wurden.
-
Man unterscheidet stochastische und deterministische Strahlenschäden.
- Man muss unterscheiden, ob die Bestrahlung von außen erfolgt oder vom Inneren des Körpers ausgeht.
- \(\alpha\)- und \(\beta\)-Strahlung sind besonders gefährlich, wenn ihre Quellen durch Luft oder Nahrung in den Körper aufgenommen wurden.
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Man unterscheidet stochastische und deterministische Strahlenschäden.
Dosimetrie und Dosiseinheiten
Zur Beschreibung der biologischen Wirkung von ionisierender Strahlung führt man den Begriff der Dosis ein. Dabei unterscheidet man verschiedene Dosisarten.
- Die Energiedosis \(D\), die ein Körper durch ionisierende Strahlung erhält, ist der Quotient aus der von dem Körper absorbierten Strahlungsenergie \(E\) und der Masse \(m\) des Körpers: \(D=\frac{E}{m}\). Die Energiedosis ist Grundlage der Dosimetrie im Strahlenschutz.
- Die Ionendosis \(J\), die ein Körper durch ionisierende Strahlung erhält, ist der Quotient aus der durch Ionisation in dem Körper freiwerdenen elektrischen Ladung \(Q\) gleichen Vorzeichens und der Masse \(m\) des Körpers: \(J=\frac{Q}{m}\).
- Die Äquivalentdosis \(H\), die ein Körper durch eine Energiedosis einer bestimmten Strahlung erhält, ist das Produkt aus der Energiedosis \(D\) und dem Strahlungswichtungsfaktor \(w_{\rm{R}}\) der Strahlung: \(H=w_{\rm{R}} \cdot D\).
- Die effektive Dosis \(E\), die ein Organ/Gewebe durch eine Äquivalentdosis erhält, ist das Produkt aus der Äquivalentdosis \(H\) und dem Gewebewichtungsfaktor \(w_{\rm{T}}\) des absorbierenden Organs/Gewebes: \(E=w_{\rm{T}} \cdot H\).
Zur Beschreibung der biologischen Wirkung von ionisierender Strahlung führt man den Begriff der Dosis ein. Dabei unterscheidet man verschiedene Dosisarten.
- Die Energiedosis \(D\), die ein Körper durch ionisierende Strahlung erhält, ist der Quotient aus der von dem Körper absorbierten Strahlungsenergie \(E\) und der Masse \(m\) des Körpers: \(D=\frac{E}{m}\). Die Energiedosis ist Grundlage der Dosimetrie im Strahlenschutz.
- Die Ionendosis \(J\), die ein Körper durch ionisierende Strahlung erhält, ist der Quotient aus der durch Ionisation in dem Körper freiwerdenen elektrischen Ladung \(Q\) gleichen Vorzeichens und der Masse \(m\) des Körpers: \(J=\frac{Q}{m}\).
- Die Äquivalentdosis \(H\), die ein Körper durch eine Energiedosis einer bestimmten Strahlung erhält, ist das Produkt aus der Energiedosis \(D\) und dem Strahlungswichtungsfaktor \(w_{\rm{R}}\) der Strahlung: \(H=w_{\rm{R}} \cdot D\).
- Die effektive Dosis \(E\), die ein Organ/Gewebe durch eine Äquivalentdosis erhält, ist das Produkt aus der Äquivalentdosis \(H\) und dem Gewebewichtungsfaktor \(w_{\rm{T}}\) des absorbierenden Organs/Gewebes: \(E=w_{\rm{T}} \cdot H\).
FEYNMAN-Diagramme
- FEYNMAN-Diagramme sind schematische Zeit-Ort-Diagramme von Teilchen (nicht die Bahnkurven) und bieten eine übersichtliche Darstellung von Wechselwirkungsprozessen.
- Oft haben die Diagramme äußere Linien, welche Materieteilchen darstellen und innere Linien, die Botenteilchen darstellen.
- Wechselwirkungspunkte, an denen Linien zusammentreffen nennt man Vertices (Singular: Vertex).
- FEYNMAN-Diagramme sind schematische Zeit-Ort-Diagramme von Teilchen (nicht die Bahnkurven) und bieten eine übersichtliche Darstellung von Wechselwirkungsprozessen.
- Oft haben die Diagramme äußere Linien, welche Materieteilchen darstellen und innere Linien, die Botenteilchen darstellen.
- Wechselwirkungspunkte, an denen Linien zusammentreffen nennt man Vertices (Singular: Vertex).
Teilchenspuren (CK-12-Simulation)
Die Simulation wird zur Verfügung gestellt von https://www.ck12.org. https://www.ck12.org Lizenz:…
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Zum DownloadAufbau von Atomkernen
- Atomkerne bestehen aus Nukleonen. Dies sind entweder die elektrisch positiven Protonen und elektrische neutralen Neutronen.
- Die Kernladungs- oder Ordnungszahl \(Z\) gibt die Zahl der Protonen in einem Atomkern an und bestimmt, um welches Element es sich handelt.
- Jedes Element hat seine feste Kernladungszahl \(Z\), kann aber mehrere Isotope mit unterschiedlicher Neutronenzahlen \(N\) besitzen.
- Die Nukleonen- oder Massenzahl \(A=Z+N\) gibt die (ungefähre) Masse eines Atomkerns bzw. des ganzen Atoms in der Maßeinheit \(\rm{u}\) an.
- Zur eindeutigen Identifikation von Atomkernen nutzt man die Schreibweise\[_Z^A{\rm{X }} \buildrel \wedge \over = \;_{{\rm{Ordnungszahl}}}^{{\rm{Massenzahl}}}{\rm{Elementsymbol}},\;{\rm{alsoz}}.{\rm{B}}.\;_{\rm{6}}^{{\rm{14}}}{\rm{C}}\]
- Atomkerne bestehen aus Nukleonen. Dies sind entweder die elektrisch positiven Protonen und elektrische neutralen Neutronen.
- Die Kernladungs- oder Ordnungszahl \(Z\) gibt die Zahl der Protonen in einem Atomkern an und bestimmt, um welches Element es sich handelt.
- Jedes Element hat seine feste Kernladungszahl \(Z\), kann aber mehrere Isotope mit unterschiedlicher Neutronenzahlen \(N\) besitzen.
- Die Nukleonen- oder Massenzahl \(A=Z+N\) gibt die (ungefähre) Masse eines Atomkerns bzw. des ganzen Atoms in der Maßeinheit \(\rm{u}\) an.
- Zur eindeutigen Identifikation von Atomkernen nutzt man die Schreibweise\[_Z^A{\rm{X }} \buildrel \wedge \over = \;_{{\rm{Ordnungszahl}}}^{{\rm{Massenzahl}}}{\rm{Elementsymbol}},\;{\rm{alsoz}}.{\rm{B}}.\;_{\rm{6}}^{{\rm{14}}}{\rm{C}}\]
Nuklidkarte stabiler Kerne
- Verschiedene Atomkerne werden häufig in einer \(N\)-\(Z\)-Nuklidkarte dargestellt.
- Unterschiedliche Elemente stehen jeweils in verschiedenen Zeilen, Isotope des gleichen Elementes jeweils in der gleichen Zeile.
- Kleine, leichte Kerne besitzen ungefähr genau so viele Protonen wie Neutronen, bei großen, schweren Kernen ist die Zahl der Neutronen deutlich größer als die der Protonen.
- Verschiedene Atomkerne werden häufig in einer \(N\)-\(Z\)-Nuklidkarte dargestellt.
- Unterschiedliche Elemente stehen jeweils in verschiedenen Zeilen, Isotope des gleichen Elementes jeweils in der gleichen Zeile.
- Kleine, leichte Kerne besitzen ungefähr genau so viele Protonen wie Neutronen, bei großen, schweren Kernen ist die Zahl der Neutronen deutlich größer als die der Protonen.
Bestimmung von Wellenlängen mit dem Doppelspalt - Formelumstellung (Animation)
Die Animation zeigt das schrittweise Auflösen der Formel zur Bestimmung von Wellenlängen mit dem Doppelspalt nach den fünf in der Formel auftretenden…
Zum DownloadDie Animation zeigt das schrittweise Auflösen der Formel zur Bestimmung von Wellenlängen mit dem Doppelspalt nach den fünf in der Formel auftretenden…
Zum DownloadBRAGG-Gleichung - Formelumstellung (Animation)
Die Animation zeigt das schrittweise Auflösen der BRAGG-Gleichung nach den vier in der Formel auftretenden Größen.
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Zum DownloadGeometrische Optik - Linsen (Simulation von PhET)
Die Simulation wird zur Verfügung gestellt von: PhET Interactive Simulations University of Colorado Boulder https://phet.colorado.edu Informationen…
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Zum DownloadGeometrische Optik - Spiegel (Simulation von PhET)
Die Simulation wird zur Verfügung gestellt von: PhET Interactive Simulations University of Colorado Boulder https://phet.colorado.edu Informationen…
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Zum DownloadReflexion und Brechung (IBE)
Reflexion und Brechung (© 1998, Institut für Fachdidaktik Physik und Lehrerbildung, Technische Universität Berlin) In diesem IBE kann der…
Zum DownloadReflexion und Brechung (© 1998, Institut für Fachdidaktik Physik und Lehrerbildung, Technische Universität Berlin) In diesem IBE kann der…
Zum DownloadInterferenz an Spalt und Gitter (Simulation MintApps)
Wir danken Herrn Thomas Kippenberg für die Erlaubnis, diese Simulation auf LEIFIphysik zu nutzen. Der Code steht unter GNU GPLv3 /…
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Zum DownloadStrahlensatz - Gesetzmäßigkeit des Strahlensatzes (Animation)
Die Animation zeigt die Aufweitung eines Strahlbündels mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle. Anhand mehrerer Wertepaare wird die…
Zum DownloadDie Animation zeigt die Aufweitung eines Strahlbündels mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle. Anhand mehrerer Wertepaare wird die…
Zum DownloadBrechungslabor (Simulation)
Die Simulation wird zur Verfügung gestellt von: PhET Interactive Simulations University of Colorado…
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Zum DownloadFarbwahrnehmung (Simulation)
Die Simulation wird zur Verfügung gestellt von: PhET Interactive Simulations University of Colorado…
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Zum DownloadReflexion von Licht (Simulation)
Diese Simulation zeigt die Reflexion von Licht an einer ebenen Oberfläche. Ein Lichtstrahl fällt von links oben aus der Luft auf die Oberfläche von…
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Zum DownloadBrechung von Licht (Simulation)
Diese Simulation zeigt die Brechung von Licht an einer ebenen Grenzfläche. Ein Lichtstrahl fällt von links oben auf die Grenzfläche zweier Stoffe. Die…
Zum DownloadDiese Simulation zeigt die Brechung von Licht an einer ebenen Grenzfläche. Ein Lichtstrahl fällt von links oben auf die Grenzfläche zweier Stoffe. Die…
Zum DownloadReflexion und Brechung von Licht (Simulation)
Diese Simulation zeigt die Reflexion und Brechung von Licht an einer ebenen Grenzfläche. Ein Lichtstrahl fällt von links oben auf die Grenzfläche…
Zum DownloadDiese Simulation zeigt die Reflexion und Brechung von Licht an einer ebenen Grenzfläche. Ein Lichtstrahl fällt von links oben auf die Grenzfläche…
Zum DownloadKEPLER'sches Fernrohr (Simulation)
Diese Simulation zeigt ein einfaches astronomisches Fernrohr (KEPLER'sches Fernrohr), bestehend aus zwei Linsen, die als Objektiv und Okular…
Zum DownloadDiese Simulation zeigt ein einfaches astronomisches Fernrohr (KEPLER'sches Fernrohr), bestehend aus zwei Linsen, die als Objektiv und Okular…
Zum DownloadBeugung und Interferenz am Doppelspalt (Simulation)
In dieser Simulation trifft ein Laserstrahl auf einen Doppelspalt, also zwei nahe beieinander liegende Spalte von vernachlässigbarer Breite. Wenn der…
Zum DownloadIn dieser Simulation trifft ein Laserstrahl auf einen Doppelspalt, also zwei nahe beieinander liegende Spalte von vernachlässigbarer Breite. Wenn der…
Zum DownloadBeugung und Interferenz am Einzelspalt (Simulation)
In dieser Simulation trifft ein Laserstrahl auf einen Einzelspalt. Wenn die Spaltbreite nicht wesentlich größer ist als die Wellenlänge, so sind auf…
Zum DownloadIn dieser Simulation trifft ein Laserstrahl auf einen Einzelspalt. Wenn die Spaltbreite nicht wesentlich größer ist als die Wellenlänge, so sind auf…
Zum DownloadLichtbrechung - Einführung (Animation)
Die Animation zeigt die Brechung von Licht beim Übergang zwischen zwei Medien mit unterschiedlicher optischer Dichte. Links ist der Übergang vom…
Zum DownloadDie Animation zeigt die Brechung von Licht beim Übergang zwischen zwei Medien mit unterschiedlicher optischer Dichte. Links ist der Übergang vom…
Zum DownloadEbener Spiegel (Simulation)
Diese Simulation zeigt die Bildentstehung und die Bildeigenschaften beim ebenen Spiegel. Es werden alle relevanten Größen dargestellt, alle relevanten…
Zum DownloadDiese Simulation zeigt die Bildentstehung und die Bildeigenschaften beim ebenen Spiegel. Es werden alle relevanten Größen dargestellt, alle relevanten…
Zum DownloadHohlspiegel (Simulation)
Diese Simulation zeigt die Bildentstehung und die Bildeigenschaften beim Hohlspiegel. Es werden alle relevanten Größen dargestellt, alle relevanten…
Zum DownloadDiese Simulation zeigt die Bildentstehung und die Bildeigenschaften beim Hohlspiegel. Es werden alle relevanten Größen dargestellt, alle relevanten…
Zum DownloadWölbspiegel (Simulation)
Diese Simulation zeigt die Bildentstehung und die Bildeigenschaften beim Wölbspiegel. Es werden alle relevanten Größen dargestellt, alle relevanten…
Zum DownloadDiese Simulation zeigt die Bildentstehung und die Bildeigenschaften beim Wölbspiegel. Es werden alle relevanten Größen dargestellt, alle relevanten…
Zum DownloadSammellinse (Simulation)
Diese Simulation zeigt die Bildentstehung und die Bildeigenschaften bei der Sammellinse. Es werden alle relevanten Größen dargestellt, alle relevanten…
Zum DownloadDiese Simulation zeigt die Bildentstehung und die Bildeigenschaften bei der Sammellinse. Es werden alle relevanten Größen dargestellt, alle relevanten…
Zum DownloadZerstreuungslinse (Simulation)
Diese Simulation zeigt die Bildentstehung und die Bildeigenschaften bei der Zerstreuungslinse. Es werden alle relevanten Größen dargestellt, alle…
Zum DownloadDiese Simulation zeigt die Bildentstehung und die Bildeigenschaften bei der Zerstreuungslinse. Es werden alle relevanten Größen dargestellt, alle…
Zum DownloadLochkamera (Simulation)
Diese Simulation zeigt die Bildentstehung und die Bildeigenschaften bei der Lochkamera. Es werden alle relevanten Größen dargestellt, alle relevanten…
Zum DownloadDiese Simulation zeigt die Bildentstehung und die Bildeigenschaften bei der Lochkamera. Es werden alle relevanten Größen dargestellt, alle relevanten…
Zum DownloadAdditive Farbmischung (Simulation)
Die Simulation zeigt die Erzeugung von verschiedenen Farbeindrücken durch Projektion von Licht der Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau" auf eine…
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