Atomphysik

Question 1

Quarks

Answer 1

=Bestandteile der Nukleonen

• Protonen: 2 up-Quarks, 1 down-Quark
• Neutronen: 1 up-Quark, 2 down-Quarks

Question 2

Elementarteilchen des Standardmodells

Answer 2

• Quarks
• Leptonen
• Bosonen

Question 3

Fermionen

Answer 3

• halbzahliger Spin

- Quarks, Leptonen

Question 4

Bosonen

Answer 4

• ganzzahliger Spin

- Teilchen, welche Grundkräfte vermitteln (z.B. Photonen, Gluonen)

Question 5

Grundkräfte

Answer 5

• elektromagnetische Wechselwirkung
• Gravitation
• starke Wechselwirkung
• schwache Wechselwirkung

Question 6

starke Wechselwirkungen

Answer 6

• Protonen werden durch Gluonen zusammengehalten (stärker als Coulombkraft)
• wird mit wachsendem Abstand stärker, aber nur geringe Reichweite

Question 7

schwache Wechselwirkungen

Answer 7

Umbau von Quarks (z.B. radioaktiver Zerfall)

-> Entstehung von Neutrinos und Elektronen/Positronen, welche den Atomkern als ß-Strahlung verlassen

Question 8

Bohr‘sches Atommodell

Answer 8

Elektronen kreisen in Schalen mit unterschiedlichen Energieniveaus um den Atomkern

Question 9

angeregter Zustand der Elektronen

Answer 9

Elektron springt in Schale mit höherem Energieniveau (Absorption von Licht), z.B. bei Erwärmung, Licht, Zusammenstößen

Question 10

Grundzustand der Elektronen

Answer 10

• Elektron springt in Schale mit niedrigerem Energieniveau (Emission von Licht)
• Abgabe von Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung

Question 11

Formel Energie elektromagnetischer Strahlung

Answer 11

E = h x v (J)

Question 12

Planck‘sches Wirkungsquantum

Answer 12

h = 6,6 x 10^-34 Js

Question 13

Kernspaltung

Answer 13

Zerlegung eines schweren Atomkerns in 2 mittelschwere Atomkerne durch Beschuss mit Neutronen

Question 14

Möglichkeiten für die aus der Kernspaltung entstehenden Neutronen

Answer 14

• keine weitere Kernspaltung
• Spaltung 1:1 (Kernkraftwerk)
• Spaltung vieler weiterer Kerne (Atombombe)

Question 15

Kernfusion

Answer 15

Verschmelzung leichter Atomkerne zu einem schweren Kern (nur bei sehr hoher Temperatur und sehr hohem Druck)

Question 16

Radioaktivität

Answer 16

spontaner Zerfall instabiler Atomkerne

Question 17

alpha-Strahlung

Answer 17

• Teilchenstrahlung

- Aussenden eines Heliumteilchens -> Massenzahl nimmt um 4 Einheiten und Ordnungszahl um 2 Einheiten ab

Question 18

beta-Strahlung

Answer 18

• Teilchenstrahlung
• Umwandlung eines Neutrons in Protonen und Elektronen, welche ausgeschossen werden
• > Ordnungszahl nimmt um 1 Einheit zu

Question 19

gamma-Strahlung

Answer 19

• elektromagnetische Welle

- bei Übergang eines angeregten Atomkerns in den Grundzustand

Question 20

ionisierende Strahlung

Answer 20

Sammelbegriff für alle Strahlungen, die fähig sind, Elektronen aus einem Atom zu entfernen, sodass positiv geladene Ionen zurückbleiben

Question 21

Beispiele für ionisierende Strahlung

Answer 21

• alpha-, beta-, gamma-Strahlung
• Röntgenstrahlung
• UV-Strahlung
• kosmische Strahlung

Question 22

Definition Strahlenschutz

Answer 22

alle Maßnahmen um Schutz vor ionisierender und nicht-ionisierender Strahlung

Question 23

Schutzmaßnahmen gegen Strahlung

Answer 23

• geringstmögliche Zeit an Strahlungsquelle
• maximaler Abstand zur Strahlungsquelle
• Vermeidung von Aufnahme der strahlenden Substanz

Question 24

Abschirmungsmaterialien

Answer 24

• alpha-Strahlung: Papier
• beta-Strahlung: Aluminiumblech
• gamma-Strahlung: Blei, Eisen

Question 25

Formel exponentieller Zerfall

Answer 25

N(t) = N(0) x e ^(-λ x t)

Question 26

Eulersche Zahl

Answer 26

2,718

Question 27

Definition Halbwertszeit

Answer 27

gibt an, wie lange es dauert, bis nur noch die Hälfte der ursprünglichen Anzahl an Atomkernen vorhanden ist

Question 28

Formel Halbwertszeit

Answer 28

t(1/2)= ln (2)/ λ

Question 29

Definition Aktivität

Answer 29

gibt an, wie viele Kerne pro Sekunde zerfallen

Question 30

Formel Aktivität

Answer 30

A = Zahl der Zerfälle / Zeit (Bq)

Question 31

Definition Energiedosis

Answer 31

gibt an, wie viel Energie einer Strahlung auf ein bestimmte Masse übertragen wird

Question 32

Formel Energiedosis

Answer 32

D = Energie/Masse (Gy)

Question 33

Definition Ionendosis

Answer 33

gibt an, wie viele durch Ionisation entstandenen Ladungen pro kg Masse wirken

Question 34

Formel Ionendosis

Answer 34

J = Ladungen durch Ionisation / Masse (C/kg)

Question 35

Formel Dosisleistung

Answer 35

D = Energiedosis / Zeit (Sv/s)

Question 36

Definition Äquivalentdosis

Answer 36

kennzeichnet die biologische Wirkung der von einem Körper aufgenommenen Strahlungsenergie

Question 37

Formel Äquivalentdosis

Answer 37

Dq = q x D (Sv)

Question 38

Definition effektive Äquivalentdosis

Answer 38

kennzeichnet zusätzlich zur Äquivalentdosis die unterschiedliche Empfindlichkeit der Organe gegenüber der ionisierenden Strahlung

Question 39

Formel effektive Äquivalentdosis

Answer 39

D(eff) = w(T) x Dq

Question 40

kosmische Strahlung

Answer 40

- hochenergetische Teilchenstrahlung | - besteht aus Protonen, vollständig ionisierten Atomen und freien Elektronen

Question 41

Antiteilchen

Answer 41

- gleiche Masse, Lebensdauer und Spin | - unterschiedliche Ladung, magnetisches Moment und ladungsartige Quantenzahlen

Question 42

Annihilation

Answer 42

Aufeinandertreffen von Materie und Antimaterie -> gegenseitige Vernichtung unter Aussendung von Photonen

Question 43

Paarbildung

Answer 43

Umwandlung eines Photons in ein Elektron und ein Positron

Question 44

1 Gray

Answer 44

= 1 J/kg | = 1 Sv

Question 44

1 Becquerel

Answer 44

1/s

Question 45

Massendefekt

Answer 45

Unterschied zwischen der Masse aller Nukleonen und der tatsächlichen (kleineren) Masse des Atomkerns