Alphastrahlung
Die positiv geladene Alphastrahlung ist ionisierend und besteht aus Heliumkernen, also aus 2 Protonen p und 2 Neutronen n.
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Formeln
Radionuklide
Radionuklide sind Atome mit einem instabilen Kern, die sich in einen anderen Kern umwandeln und dabei Energie in Form von Alpha oder Beta oder Gammastrahlung abgeben.
Alphastrahlung
Die positiv geladene Alphastrahlung ist ionisierend und besteht aus Heliumkernen, also aus 2 Protonen p und 2 Neutronen n. Aus dem Mutterkern entsteht ein neues Element. Alphastrahlen können sehr einfach abgeschirmt werden (Blatt Papier) und haben nur ein sehr kleines Durchdringungsvermögen.
\({}_Z^AMutterkern \to {}_{Z - 2}^{A - 2}Tochterkern + {}_2^4He\)
Betastrahlung
Beim Betazerfall vermittelt ein W- Boson die schwache Wechselwirkung. In der Folge zerfällt ein überschüssiges Neutron in ein Proton und ein Elektron, dabei verlassen ein Elektron und ein Antineutrino oder ein Positron und ein Elektron Neutrino den Kern als sogenannte Betastrahlung. Aus dem Mutterkern entsteht ein Tochterkern, wodurch ein neues Element entsteht. Betastrahlen können einfach abgeschirmt werden (5mm Alublech) und haben nur ein geringes Durchdringungsvermögen.
\(\eqalign{ & {}_Z^AMutterkern \to {}_{Z + 1}^ATochterkern + {e^ - } + {\overline \nu _e} \cr & {}_Z^AMutterkern \to {}_{Z - 1}^ATochterkern + {e^ + } + {\nu _e} \cr} \)
Gammastrahlung
Gammastrahlung ist keine Teilchenstrahlung sondern eine elektromagnetische Strahlung aus Photonen die meist nach einem Alpha- oder Betazerfall, aus dem nach dem Zerfall entstandenen angeregten Tochterkern ausgesendet wird, um den Kern in einen niedrigen Grundzustand zu bringen. Gammastrahlen können durch Bleiplatten abgeschirmt werden und haben eine Reichweite von einigen Metern.
Radioaktives Zerfallsgesetz
Das radioaktive Zerfallsgesetz beschreibt mit Hilfe einer Exponentialfunktion, wie sich die Anzahl der noch nicht zerfallenen Atomkerne einer radioaktiven Substanz im Laufe der Zeit verringert. N0 ist die Anzahl der radioaktiven Isotope am Anfang. N ist die Anzahl der radioaktiven Isotope, die nach der Zeit t noch nicht zerfallen sind. λ ist die Zerfallskonstante.
\(N = {N_0} \cdot {e^{ - \lambda t}}\)
Radioaktive Halbwertszeit
Die Halbwertszeit gibt an, nach welcher Zeitdauer genau die Hälfte der ursprünglichen radioaktiven Isotope zerfallen ist.
\({T_{50\% }} = \ln \dfrac{2}{\lambda }\)
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