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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\[_Z^A X \overset{\wedge}{=} \ _{\rm{Orndnungszahl}}^{\rm{Massenzahl}} \text{Elementsymbol also z.B } _6^{14} \rm{C}\]
- 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\[_Z^A X \overset{\wedge}{=} \ _{\rm{Orndnungszahl}}^{\rm{Massenzahl}} \text{Elementsymbol also z.B } _6^{14} \rm{C}\]
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.
Halbleiterdiode (Interaktives Tafelbild)
Das Tafelbild behandelt die Thematik der Halbleiterdiode. Beginnend werden essentielle Fakten der Thematik „Halbleiter“ behandelt.…
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Zum DownloadDer Transistor-Effekt (Animation)
Die Animation zeigt drei Schaltungen eines npn-Transistors, bei denen die Basis genügend positiv gegenüber dem Emitter wird und dadurch ein Strom über…
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Zum DownloadDer Transistor als Schalter - Prinzip (Animation)
Die Animation zeigt das Prinzip einer Schaltung, in der ein Transistor als Schalter eingesetzt wird.
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Zum DownloadDer Transistor als Schalter - Lichtschranke (Animation)
Die Animation zeigt das Prinzip einer Schaltung, in der ein Transistor als Schalter für eine Lichtschranke eingesetzt wird.
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Zum DownloadDer Transistor als Verstärker (Animation)
Die Animation zeigt das Prinzip einer Schaltung, in der ein Transistor zur Verstärkung eines Signals eingesetzt wird.
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Zum DownloadSolarmodule (Animation)
Die Animation zeigt die Wirkung einer Schutzdiode beim Ausfall einer Solarzelle in einem Solarmodul.
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Zum DownloadZauberschaltung - Beobachtung (Animation)
Die Animation zeigt die Beobachtungen bei der Durchführung des Experimentes zur Zauberschaltung.
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Zum DownloadZauberschaltung - Erklärung (Animation)
Die Animation zeigt die Erklärung des Experimentes zur Zauberschaltung.
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Zum Downloadp-n-Übergang-Halbleiterdiode - Ventilwirkung (Animation)
Die Animation zeigt die Ventilwirkung einer Halbleiterdiode in Abhängigkeit von der Polung der angelegten Spannung. Bei korrekter Polung lässt die…
Zum DownloadDie Animation zeigt die Ventilwirkung einer Halbleiterdiode in Abhängigkeit von der Polung der angelegten Spannung. Bei korrekter Polung lässt die…
Zum Downloadp-n-Übergang-Halbleiterdiode - Raumladungszone (Animation)
Die Animation zeigt die Entstehung der Raumladungszone an der Kontaktfläche von p- und n-dotierten Halbleitern. Bringt man einen p- und einen…
Zum DownloadDie Animation zeigt die Entstehung der Raumladungszone an der Kontaktfläche von p- und n-dotierten Halbleitern. Bringt man einen p- und einen…
Zum Downloadp-n-Übergang-Halbleiterdiode - Beschaltung (Animation)
Die Animation zeigt die Beschaltung eines p-n-Übergangs in Sperr- und in Durchlassrichtung. Bei entsprechenden Polungen weitet sich entweder die…
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Zum DownloadEinweggleichrichtung (Animation)
Die Animation zeigt den Aufbau und die Oszilloskopbilder der Schaltung mit einer Diode zur Einweggleichrichtung.
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Zum DownloadDoppelweggleichrichtung (Animation)
Die Animation zeigt den Aufbau und die Oszilloskopbilder der Schaltung mit vier Dioden zur Doppelweggleichrichtung.
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Zum DownloadLeuchtdioden (LED) (Animation)
Die Animation zeigt das Funktionsprinzip von Leuchtdioden (LED).
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Zum DownloadDiodeneigenschaften des Transistors (Animation)
Die Animation zeigt den Aufbau, die Durchführung und die Beobachtungen des Versuchs zum Nachweis der Diodeneigenschaften eines Transistors.
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Zum DownloadHerstellung von Transistoren mittels Planartechnik (Animation)
Die Animation zeigt die Herstellung von Transistoren mittels Planartechnik.
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Zum DownloadKombination der Kennlinienfelder des Transistors - Aufbau (Animation)
Die Animation zeigt das Aneinanderfügen von Eingangskennlinie, Stromsteuerkennlinie und Ausgangskennlinienfeld eines Transistors.
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Zum DownloadKombination der Kennlinienfelder des Transistors - Signalverfolgung (Animation)
Die Animation zeigt die Signalverfolgung einer kleinen sinusförmigen Spannungsschwankung zwischen Basis und Emitter zu einer beträchtlichen…
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Zum DownloadEingangskennlinie des Transistors - Linearer Bereich (Animation)
Die Animation zeigt den Zusammenhang zwischen Basis-Emitter-Spannung und Basisstrom für einen Transistor, der im linearen Bereich der…
Zum DownloadDie Animation zeigt den Zusammenhang zwischen Basis-Emitter-Spannung und Basisstrom für einen Transistor, der im linearen Bereich der…
Zum DownloadEingangskennlinie des Transistors - Nichtlinearer Bereich (Animation)
Die Animation zeigt den Zusammenhang zwischen Basis-Emitter-Spannung und Basisstrom für einen Transistor, der im nichtlinearen Bereich der…
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Zum DownloadEigenleitung im Siliziumkristall - Halbleitereigenschaften (Animation)
Die Animation zeigt die besonderen Eigenschaften von Halbleiterkristallen am Beispiel von Silizium.
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Zum DownloadEigenleitung im Siliziumkristall - Leitungsvorgänge (Animation)
Die Animation zeigt die Leitungsvorgänge in Halbleiterkristallen am Beispiel von Silizium.
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Zum DownloadDotierte Halbleiter - n-Halbleiter (Animation)
Die Animation zeigt die n-Dotierung eines Halbleiters (SI dotiert mit P) und dessen Verhalten bei geringer Energiezufuhr.
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