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Ein unbekanntes Präparat wird untersucht
AFB IIEin Präparat unbekannter Zusammensetzung wird auf zwei Wegen untersucht: zuerst mit Abschirmungen unterschiedlicher Dicke (M1), dann im Magnetfeld (M2). Beide Versuche zusammen erlauben eine eindeutige Aussage darüber, welche Strahlungsarten das Präparat aussendet.
M1Absorptionsversuch mit einem unbekannten Präparat
| Zwischen Präparat und Zählrohr | Zählrate \(n\) in \(\tfrac{1}{\mathrm{s}}\) |
|---|---|
| nichts | 1240 |
| ein Blatt Papier | 430 |
| zusätzlich 2 mm Aluminium | 96 |
| zusätzlich 4 cm Blei | 12 |
| kein Präparat (Nulleffekt) | 0,4 |
Abstand und Messdauer bleiben während der gesamten Messreihe unverändert; die Abschirmungen werden nacheinander hinzugefügt.
M2Dasselbe Präparat im Magnetfeld
Der Strahl tritt durch einen Spalt in ein Magnetfeld ein, dessen Feldlinien senkrecht in die Zeichenebene zeigen. Er teilt sich in drei Bahnen auf.
- Werten Sie die Messreihe M1 aus: Bestimmen Sie, welche Strahlungsarten das Präparat aussendet, und geben Sie die zugehörigen Zählraten an.
- Erklären Sie, warum ausgerechnet die \(\alpha\)-Strahlung schon von einem Blatt Papier gestoppt wird, die \(\gamma\)-Strahlung aber selbst 4 cm Blei durchdringt.
- Ordnen Sie den drei Bahnen in M2 die Strahlungsarten zu und begründen Sie Ihre Zuordnung mithilfe der Beziehung \(r=\dfrac{m\,v}{q\,B}\).
Hinweis zu Aufgabe a)
Jede zusätzliche Abschirmung nimmt genau einen Anteil weg. Bilde die Differenzen der aufeinander folgenden Zählraten.
Hinweis zu Aufgabe b)
Der Schlüssel ist das Ionisierungsvermögen: Je mehr Ionenpaare ein Teilchen je Zentimeter erzeugt, desto schneller verliert es seine Energie.
Hinweis zu Aufgabe c)
Zwei Fragen führen zur Lösung: Welches Teilchen wird gar nicht abgelenkt? Und welches der beiden geladenen Teilchen hat bei vergleichbarer Geschwindigkeit den kleineren Bahnradius?„Begründen“ verlangt die Rückführung auf die Gesetzmäßigkeit — hier auf Ladungsvorzeichen und Masse in der Radiusformel.