• Die Schülerinnen und Schüler wissen, dass Radioaktivität ein natürliches Phänomen ist und kennen Nachweismethoden.
  • Die Schülerinnen und Schüler kennen die drei Strahlenarten und können sie anhand ihrer Reichweite unterscheiden.
  • Es sind keine besonderen Voraussetzungen nötig.
  • Zählrohr mit möglichst großem Fenster
  • Absorber (z.B. Glas, Aluminium, Stahl, Holz, Papier, Kunststoff)
  • Luftballon
  • radioaktive Präparate (z.B. Kaliumdünger, Pottasche, Auernetz)
  • Folie zur Herkunft natürlicher Radioaktivität
  • Arbeitsblatt 1: Strahlenarten

Ablauf

  • Ziel: Die Lehrperson führt in das Thema Radioaktivität ein und arbeitet zunächst heraus, dass Radioaktivität, was sehr natürliches ist. S. ist bewusst, dass Radioaktivität nicht nur in Reaktoren und Bomben zu finden ist.
  • Aktivität:
    • L. nutzt Zählrohr, um die Hintergrundstrahlung zu zeigen
    • Das „Ticken“ wird als ein Maß für die Menge an Radioaktivität eingeführt, die am Ort des Zählrohres nachgewiesen werden kann. Es sollte darauf geachtet werden, die Begriffe Zählrate, Aktivität und Radioaktivität nicht zu verwechseln.
  • Ziel: Radioaktivität ist stoffgebunden. S. erfahren, dass es Stoffe gibt, die die Eigenschaft Radioaktivität besitzen.
  • Aktivität:
    • L. macht er eine Nullmessung von etwa 3 Minuten und notiert den Wert an der Tafel.
    • Sie reibt einen aufgeblasenen Luftballon und hängt ihn für mehrere Minuten im Raum auf (am besten in einem Luftzug).
    • Der Luftballon wird zerstochen und möglichst schnell auf das Zählrohr gelegt. Eine weitere 3-minütige Messung wird gestartet. Auch dieser Wert wird notiert.
    • Beobachtung: Es muss etwas in der Raumluft geben, dass am Ballon gesammelt wird und radioaktiv ist.
    • Hinweise:
      1. Während den Messzeiten kann bereits der nächste Unterrichtsschritt gegangen werden.
      2. Aktiviert man am Zählrohr das Audiosignal, kann man ein schnelleres und unregelmäßiges „Ticken“ hören. Einige Schülerinnen und Schüler sind hiervon bereits sehr beeindruckt und teilweise geängstigt. Filme und Dokumentationen nutzen diesen Effekt gerne aus, um die vermeintliche Brisanz zu verdeutlichen. Von dem geladenen Luftballon geht keine reelle Gefahr aus. Ein häufiges „Ticken“ ist daher nur ein schlechter Indikator für eine zu große Aktivität.
  • Ziel: S. lernen die drei Quellen natürlicher ionisierender Strahlung kennen; kosmische, terrestrische und Eigenstrahlung (aufgenommen durch Nahrung und Atemluft)
  • Aktivität:
    1. L. zeigt eine Folie der verschiedenen Strahlungsursprünge

    2. S. sollen die Bestandteile der natürlichen Strahlenwirkung auf den Menschen ihren Ursprüngen zuordnen

    3. L. sammelt die Ergebnisse im Klassengespräch.
  • Ziel: S. lernen, den Einfluss der Entfernung auf Zählrate kennen
  • Aktivität:
    1. L. misst die Zählrate des zerstochenen Luftballons mit aktiviertem Audiosignal und erhöht langsam den Abstand. S. sollen die Veränderung verfolgen. Durch den Ton kann eine qualitative Abschätzung „wird mehr“, „wird weniger“ gemacht werden.1
    2. L. zeigt Auernetz und dessen Zählrate mit minimalem Abstand.
    3. L. erhöht langsam den Abstand, die S. beurteilen qualitativ wie sich die Zählrate ändert
    4. S. sollen sich Gründe überlegen, warum die Zählrate abnimmt.2
      • Mögliche Gründe werden im Klassengespräch erörtert. Begründungen, die die Luft als Absorber nennen können zum nächsten Unterrichtsschritt überleiten.
    5. S. notieren Merksatz: Je größer der Abstand zu einer radioaktiven Quelle, desto kleiner ist die gemessene Zählrate.
  1. Dieser einfache auditive Zugang genügt, um auf die rein qualitativen Zusammenhänge zwischen Entfernung und Zählrate hinzuführen. Um das Abstandsquadrat-Gesetz experimentell belegen zu können, sind sehr viel längere Messungen notwendig, für die in dieser Unterrichtseinheit keine Zeit ist.
  2. Luft wirkt wie eine Abschirmung (s. nächsten Unterrichtsschritt). Viel ausschlaggebender ist der geometrische Aspekt: Je weiter das Zählrohr von der Quelle entfernt ist, desto mehr Strahlung trifft nicht auf das Zählfenster.
  • Ziel: S. lernen, den Einfluss der Abschirmung auf die Zählrate kennen
  • Aktivität:
    1. L. baut das Zählrohr und das Auernetz in etwa 1cm Abstand zueinander auf und lässt die S. die Zählrate hören.
    2. L. führt nacheinander Papier, Holz, Plastik, Aluminium, Stahl und Glas zwischen Zählrohr und Auernetz. S. notieren sich ihren Eindruck der Zählrate und versuchen die Materialien in eine Reihung zu bringen.
    3. L. sammelt die Ergebnisse.1
    4. Im Klassengespräch wird der Grund für diese Beobachtung erarbeitet.2
    5. L. führt die Abhängigkeit der Zählrate von der Dicke der Abschirmung mit Papier vor.
    6. S. notieren Merksatz: Je dichter oder dicker der Absorber, desto kleiner ist die gemessene Zählrate.
  1. ohne Abschirmung größte Zählrate, dann Papier, Holz, Plastik, Glas, Aluminium, Stahl. Plastik, Glas, Aluminium und Stahl unterscheiden sich bei der kurzen Messzeit nicht stark voneinander.
  2. Die Zählrate nimmt mit zunehmender Dichte des Absorbers ab.
  • Ziel: S. lernen, dass die Reichweite der Strahlung von der Übertragung der Energie abhängt.1 und dass die verschiedenen Strahlenarten sich unterschiedlich verhalten.
  • Aktivität:
    1. L. fasst zusammen:
      • Reichweite von Strahlung lässt sich durch geeignete Materialien einschränken.
      • Sie nehmen die Energie der Strahlung auf.
      • Dichte Materialien nehmen die Energie schneller auf. Die Reichweite sinkt dadurch. - Es gibt drei Strahlenarten, genannt Alpha-, Beta- und Gammastrahlung.
      • Alphastrahlung hat die geringste Reichweite, gibt Energie also am schnellsten ab. Gammastrahlung hat die höchste Reichweite, gibt die Energie also am langsamsten ab.
    2. S. notieren Merksatz: Je schneller die Energie der ionisierenden Strahlung abgegeben wird, desto geringer ist ihre Reichweite.
  1. Später wird der Energieübertrag als Ursache für Strahlenschäden genannt.
  • Ziel: S. wenden das Gelernte an und festigen ihr Wissen
  • Aktivität:
    1. S. bearbeiten Aufgabenblatt Strahlenarten.
    2. Besprechung im Plenum

Letzte Änderung am 17.08.17, 14:26