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Radioaktive Strahlung (Alpha, Beta, Gamma)

Physik · Realschule · Jahrgangsstufe 10 · Bayern · Teilbereich Materie

Im Lernbereich Atom- und Kernphysik der 10. Jahrgangsstufe unterscheiden Lernende Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlung nach Art, Ladung, Reichweite, Abschirmung und Ionisationsvermögen. Dieses Wissen ist die Grundlage für Zerfallsgleichungen und für den Strahlenschutz.

Strahlung aus dem Atomkern

Manche Atomkerne sind instabil: Sie wandeln sich von selbst um und senden dabei radioaktive Strahlung aus. Die Strahlung entsteht also im Atomkern, nicht in der Hülle. Man kann sie nicht sehen, aber nachweisen, zum Beispiel mit einem Geiger-Müller-Zähler, einer Nebelkammer oder einem Dosismessgerät. Man unterscheidet drei Arten: Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlung.

Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlung

	\(\alpha\)-Strahlung	\(\beta\)-Strahlung	\(\gamma\)-Strahlung
Was?	Heliumkerne \(^4_2\mathrm{He}\)	Elektronen \(^{\ \ 0}_{-1}\mathrm{e}\)	elektromagnetische Strahlung
Ladung	positiv	negativ	keine
abgeschirmt durch	Blatt Papier	Aluminiumplatte	dicke Bleiplatte
Reichweite in Luft	wenige cm	wenige m	viele m
Ionisationsvermögen	sehr hoch	gering	gering
im Feld ablenkbar?	ja (positiv)	ja (negativ)	nein

Merke die Faustregel für die Durchdringung: \(\alpha\) wird schon von Papier gestoppt, \(\beta\) von Aluminium, \(\gamma\) erst von dickem Blei. Je besser eine Strahlung ionisiert, desto geringer ist ihre Reichweite.

Beispiel 1: Welche Strahlung kommt durch?

Ein Präparat sendet alle drei Strahlungsarten aus. Hinter einer Aluminiumplatte misst man noch Strahlung, hinter einer dicken Bleiplatte fast nichts mehr. Welche Strahlung war wo?

Antwort: Hinter der Aluminiumplatte kam nur noch \(\gamma\)-Strahlung durch (\(\alpha\) und \(\beta\) wurden schon vorher gestoppt). Erst dickes Blei schwächt auch die \(\gamma\)-Strahlung stark ab. So lässt sich durch Abschirmen herausfinden, welche Strahlungsarten vorhanden sind.

Beispiel 2: Ablenkung im Magnetfeld

Die drei Strahlungsarten treten durch ein Magnetfeld. Welche wird wie abgelenkt?

Antwort: \(\alpha\)-Strahlung (positiv) und \(\beta\)-Strahlung (negativ) werden in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt. Weil Elektronen viel leichter sind als Heliumkerne, wird \(\beta\) viel stärker abgelenkt. \(\gamma\)-Strahlung hat keine Ladung und läuft geradeaus weiter.

Beispiel 3: Welche Strahlung ist wann gefährlich?

Warum ist ein \(\alpha\)-Strahler außerhalb des Körpers kaum gefährlich, aber sehr gefährlich, wenn man ihn einatmet?

	von außen	im Körper (eingeatmet)
\(\alpha\)	harmlos: Haut stoppt sie	sehr gefährlich: ionisiert stark im Gewebe
\(\beta\)	dringt in die Haut ein	gefährlich
\(\gamma\)	durchdringt den Körper	gefährlich

Antwort: \(\alpha\)-Strahlung wird schon von der obersten Hautschicht (oder der Luft) gestoppt, von außen ist sie deshalb kaum gefährlich. Gelangt der Strahler aber in den Körper, trifft die stark ionisierende \(\alpha\)-Strahlung direkt empfindliches Gewebe und richtet großen Schaden an. Deshalb ist die Aufnahme in den Körper besonders zu vermeiden.

Typische Fehler und Prüfungstipps

Strahlung aus der Hülle: Radioaktive Strahlung entsteht im Atomkern, nicht in der Elektronenhülle.
\(\alpha\) ist am harmlosesten: Von außen ja, aber \(\alpha\) ionisiert am stärksten und ist im Körper am gefährlichsten.
\(\gamma\) wird abgelenkt: Nein, \(\gamma\)-Strahlung ist ungeladen und wird im Magnetfeld nicht abgelenkt.
Abschirmung verwechselt: Reihenfolge merken: Papier (\(\alpha\)) – Aluminium (\(\beta\)) – Blei (\(\gamma\)).
Reichweite und Durchdringung gleichgesetzt: \(\alpha\) hat in Luft nur wenige cm Reichweite, durchdringt also wenig, obwohl es stark ionisiert.