Betreff:

Zentrale Experimente Physik GOSt

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Mit Hilfe des Experiments ist es möglich, die Absorption von γ -Strahlung eines Cs-137 Strahlers zu untersuchen. Als Experimentiermaterial stehen neun 2mm dicke Bleiplatten zur verfügung, die einzeln zwischen Präparat und Zählrohr eingefügt werden können. Ziel des Experiments ist es, den Absorptionskoeffizienten bzw. die Halbwertsdicke, also die Dicke eines Materials, die genau die Hälfte der Ausgangsstrahlung absorbiert, für Blei für die verwendete Strahlung zu bestimmen. Diese können dann mit den Ergebnissen des Experiments Absorption von γ -Strahlung Co-60 verglichen werden.

Taschenrechner

Stoppuhr

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(können dann bei Bedarf verschoben werden).

Absorption von γ-Strahlung Cs-137

Zunächst sollen Sie die Halbwertsdicke experimentell bestimmen, weiter unten finden Sie dann noch vertiefende Aufgaben.

Hinweis: Um brauchbare Messergebnisse zu erhalten, ist zu empfehlen, eine Messzeit von mindestens 60s zu wählen.

Bestimmen Sie die Nullrate.
Bestimmen Sie nun die (bereinigten) Zählraten für Cs-137 für ein bis neun Bleiplatten.
Passen Sie an die Messreihe eine Ausgleichskurve an und bestimmen Sie die Halbwertsdicke d_1/2 für Blei.
Begründen Sie, warum kein Messwert ohne Absorberplatte aufgenommen werden sollte.

Vertiefende Aufgaben

Unten finden Sie das γ-Spektrum von Cs-137 sowie das Energieschema für den radioaktiven Zerfall von Cs-137.

Beschreiben Sie beide Darstellungen und geben Sie an, welche zentrale Information man beiden Diagrammen entnehmen kann.
Bewerten Sie mit Hilfe der Werte, die Sie in der Tabelle finden, und den Informationen, die Sie dem γ-Spektrum bzw. dem Energieschema entnehmen können, Ihre Messwerte.

Tipp Aufg. 4

Tipp Aufg. 1+2

Tipp Aufg. 3

Denken Sie daran, die Kappe vom Zählrohr zu entfernen.
Messen Sie möglichst lange, damit die statistischen Schwankungen geringer ausfallen.

Sie können Ihren Wert für die Halbwertsdicke mit Hilfe der unten stehenden Tabelle kontrollieren.

Beachten Sie den Titel des Experiments "Absorption von γ-Strahlung"
Überlegen Sie, was die erste Platte alles absorbiert.

Tipp Aufg. 1

Tipp Aufg. 2

Schauen Sie im rechten Diagramm genau hin, welche Art von Zerfällen durch die Pfeile dargestellt wird.
Für dieses Experiment ist nur der Gamma-Zerfall entscheidend.
Im linken Diagramm ist vor allem der hohe Peak entscheidend.

Überlegen Sie, welche für das Ablesen der Halbwertsdicke in der Tabelle entscheidende Information Sie den Diagrammen entnehmen können.

Tipps

Bitte "." bei Dezimalzahlen als Trennzeichen verwenden und Nullrate subtrahieren.

y=

a=

Hinweise Anpassung Kurve

R_0: Rate ohne Absorber; d_halb: Halbwertsdicke

Ergebnisse der Aufgaben 2 und 3

Geben Sie die Messwerte in die Tabelle ein, verwenden Sie dabei den Punkt "." bei Dezimalzahlen als Trennzeichen.

Verändern Sie die anderen Parameter "R_0" (Rate ohne Absorber) und hwd (Halbwertsdicke) nun so, dass die Kurve die Messwerte möglichst gut beschreibt. Über die Zahlen rechts und links von den Schiebereglern können Sie die Spannweite der Schieberegler einstellen.

Durch Anklicken des orangen Button unter dem Diagramm wird eine verschiebbare horizontale und eine vertikale Hilfslinie angezeigt.

Die Skalierung der Achsen kann in dem Menü, welches durch Anklicken der drei grün hinterlegten Striche rechts oben am Diagramm aufgerufen werden kann, verändert werden.

Setzen Sie durch Anklicken den Strahler und die Absorber (nacheinander) in die Halterung. Das Bedienpanel des Messgeräts kann durch Anklicken vergrößert werden. Es ist möglich, die Anzahl der Ereignisse zu zählen (COUNTS) oder auch die Zählrate (RATE mit unterschiedlichen Torzeiten) zu bestimmen. Vergessen Sie nicht, die Kappe vom Zahlrohr zu entfernen.
Durch Anklicken des orangen Button unter dem Experiment werden weitere Informationen zu den Experimentiermaterialien angezeigt.

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