Physikunterricht 10d

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2026-03-17 Kernspaltung

Wdh. Rutherfordscher Goldfolienversuch aus der Chemie:
Eine Goldfolie wird mit Alphastrahlung beschossen. es zeigt sich, dass die meisten Teilchen ungehindert durch die Folie fliegen. Wir haben uns das so erklärt, dass Atomkerne (durch Medizinbälle dargestellt) nur in sehr großem Abstand in einem Raum hängen. Alphateilchen (durch geworfene Volleybälle dargestellt) gehen zum größten Teil ungehindert durch. Nur wenn das Teilchen auf einen Gold-Atomkern trifft, wird das Alphateilchen in irgendeine Richtung reflektiert

Atomkerne können durch Beschuss mit Neutronen verändert werden. Im einfachsten Fall wird dadurch nur die Anzahl der Neutronen erhöht.

$H{e}_2^4+1n\to H{e}_2^5$

Im Zweifelsfall wird das erzeugte Nuklid aber so groß, dass es instabil wird und "zerreißt".

$U_{92}^{235}+1n\to z.B.B{a}_{56}^{139}+K{r}_{36}^{95}+2n+Energie!$

Das ist die Grundlage für die Energiegewinnung in Atomkraftwerken und die Sprengwirkung von Atombomben.

Ein Problem ist, dass die Spaltprodukte (das was nach der Kernspaltung übrig bleibt) nicht vorhersagbar ist. Es entstehen dadurch viele unterschiedliche, neue Nuklide die zum großen Teil Radioaktiv sind und die die unterschiedlichsten Halbwertszeiten besitzen. Der im Atomkraftwerk übrig bleibende "Atommüll" bleibt also über einen sehr, sehr langen Zeitraum stark strahlend, man sagt "hoch radioaktiv". Er muss über viele, viele Generationen sicher verwahrt werden, bis von ihm keine Gefahr mehr ausgeht.

In dem folgenden Film werden die wichtigsten Aspekte davon noch einmal thematisiert und in dem historischen Zusammenhang ihrer Entdeckung dargestellt:
Film: $E=m{c}^2$ - Einsteins große Idee
https://youtu.be/AoImfX4dTlc?t=4794

2026-01-21 Feedback verbessern & Gefahren der ionisierend en Strahlung

• Wodurch kann eine aktive Mitarbeit dargestellt werden?
  • konkrete Zusammenhänge die gelernt wurden:
    • nicht: ich habe etwas über den Alpha-Zerfall gelernt
    • sondern: ich habe verstanden, dass Alpha-Teilchen stärker mit Materie reagieren und daher schwerere Schäden erzeugen aber auch leichter abgeschirmt werden können
  • konkrete Wissenslücken die erkannt wurden:
    • z.B.: Ich habe gehört, dass Alpha-Strahlung besonders starke Schäden erzeugt aber ich habe noch nicht verstanden wieso
    • oder: Ich habe nicht verstanden, was "abschirmen" bedeutet
  • konkrete Fragen die gestellt wurden:
    • z.B. : ich habe zum Verständnis der Halbwertszeit nachgefragt, weil ich das nicht verstanden habe. Ihre Antwort hat mir geholfen / hat mir nicht geholfen. Können Sie das nächstes mal bitte noch einmal erklären?
  • ...
• Gefahren durch ionisierende (aka radioaktive Strahlung)

2026-01-14 Kernzerfälle

Einige Atomkerne sind nicht stabil, sie zerfallen nach einiger Zeit von selbst. Die bekanntesten Zerfallsprozesse sind der Alpha- und der Beta-Zerfall.

Beim Alpha-Zerfall wird aus einem (meist sehr großen) Atomkern ein Heliumkern (bestehend aus 2 Protonen & 2 Neutronen) herausgeschleudert, das ist die Alpha-Strahlung. Sie reagiert sehr stark mit Materie und wird schon durch einige cm Luft oder die menschliche Haut vollständig abgeschirmt.

Beim Beta-Zerfall wandelt sich ein Neutron in ein Proton und ein Elektron um. Das Elektron wird aus dem Kern herausgeschossen (das ist die Beta-Strahlung), es reagiert auch stark mit Materie, wird aber erst durch einige mm Aluminium abgeschirmt.

In beiden Fällen wird zusätzlich elektromagnetische Strahlung freigesetzt, die sogenannte Gamma-Strahlung.

Diese Zerfallsprozesse finden zufällig statt. Für ein einzelnes Atom kann man nicht vorhersagen, wann es zerfallen wird. Für eine große Menge von den gleichen Nukliden kann man aber vorhersagen, wann genau die Hälfte aller Kerne zerfallen sein wird. Das ist die sogenannte "Halbwertszeit". Nach 2 Halbwertszeiten ist die Hälfet alle Nuklide und noch einmal die Hälfte aller übrigen Nuklide zerfallen.

Aufgabe:

Berechne, nach wie vielen Halbwertszeiten nur noch maximal 1 % der ursprünglichen Nuklide vorhanden ist!

2025-12-10 Strahlenarten

• Strahlenarten:
  https://youtu.be/u-9EvVPrDE0
• Alphastrahlung
• Halbwertszeit
• Nukidkarte
• Alphastrahlung an der Nuklidkarte
• ...
• Betastrahlung
• Betastrahlung an der Nuklidkarte
• Gammastrahlung

2025-12-03 Planung und Einstieg mit Kernzerfällen

• Bewertung: Feedback am Ende der Stunde:
  • Welche Note habe ich für meine aktive Mitarbeit in dieser Stunde verdient und wodurch kann ich das darlegen?
  • Ich habe
    • ein Verständnis von... entwickelt und verstehe jetzt wie...
    • eine Verständnisfrage nach... gestellt die mir beim Verständnis folgendermaßen geholfen hat...
    • eine Verknüpfung von... und... hergestellt indem...

1. Wdh. Aufbau des Atoms:
   • ...

Weitere Links für den Unterricht:

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