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Energie-Häufigkeits-Diagramme

Zwei Aufgaben im Stil der schriftlichen Abiturprüfung — mit Operatoren und vollständigem Erwartungshorizont zur Selbstkontrolle.

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Drei Diagramme, drei Strahlungsarten

AFB II

Ein Energie-Häufigkeits-Diagramm trägt auf, wie viele Teilchen mit welcher Energie ausgesandt werden. Schon die Form verrät die Strahlungsart (Material M1).

M1Drei Energie-Häufigkeits-Diagramme
Diagramm A Energie E Häufigkeit Diagramm B Energie E Häufigkeit 0,60 MeV Diagramm C Energie E Häufigkeit 0 bis 1 MeV 0 bis 1 MeV 0 bis 10 MeV

Alle drei Diagramme stammen von radioaktiven Präparaten. Beachten Sie die unter jedem Diagramm angegebenen Energiebereiche der waagerechten Achse.

  1. Ordnen Sie den drei Diagrammen die Strahlungsarten \(\alpha\), \(\beta\) und \(\gamma\) zu und begründen Sie Ihre Zuordnung.
  2. In Diagramm B wird ein Elektron mit der Energie \(E_{\text{e}}=0{,}25\ \mathrm{MeV}\) gemessen. Berechnen Sie die Energie des gleichzeitig entstehenden Neutrinos.
  3. Erklären Sie, warum die eine Strahlungsart ein kontinuierliches Band liefert, die beiden anderen dagegen scharfe Linien.
Hinweis zu Aufgabe a)
Zwei Merkmale helfen: die Form (Linien oder Band) und der Energiebereich der waagerechten Achse. \(\alpha\)-Energien liegen typisch bei einigen MeV, \(\gamma\)-Energien oft bei einigen hundert keV.
Hinweis zu Aufgabe b)
Wo das Band endet, liegt \(E_{\max}\) — das ist die gesamte beim Zerfall frei werdende Energie. Stelle die Energiebilanz für Elektron und Neutrino auf.
Hinweis zu Aufgabe c)
Zähle für jede Strahlungsart die Teilchen, die sich die Energie teilen. Für \(\gamma\) gilt eine eigene Begründung über die Kernniveaus.