Absorption radioaktiver Strahlung

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Radioaktivität werden die Vorgänge beim Durchgang radioaktiver Strahlung durch Materie am Beispiel der Gamma-Strahlung exemplarisch dargestellt. Bei Gamma-Strahlung handelt es sich um hochenergetische elektromagnetische Strahlung, die sich im Gegensatz zu Alpha- und Beta-Strahlung nur schwer abschirmen lässt.

Physik / Astronomie
Sekundarstufe II
2 Unterrichtsstunden
Experiment, Arbeitsblatt, Didaktik/Methodik, Ablaufplan
4 Arbeitsmaterialien

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Anhand eines Versuches mit einem radioaktiven Schulpräparat (Ra-226) wird die Veränderung der Absorption durch Zunahme von Bleiplatten gezeigt und ausgewertet. Dadurch entdecken die Lernenden die Unterschiede bei der Absorption von Gamma-Strahlung im Vergleich zu Alpha- und Beta-Strahlung. Anhand der Ergebnisse der Auswertung wird das Absorptionsgesetz mathematisch abgeleitet und anschließend in Form von Übungsaufgaben verständlich gemacht.

Unterrichtsablauf

Inhalt

Sozial- / Aktionsform

Einstieg

In einem kurzen Statement stellt die Lehrkraft die Unterschiede bei der Absorption von radioaktiver Strahlung vor. Im Besonderen wird auf die Durchdringungsfähigkeit von Gamma-Strahlung eingegangen.

10 Minuten

Plenum
Vertiefung

Die Schülerinnen und Schüler informieren sich, worin die Besonderheiten bei der Abschwächung von Gamma-Strahlung liegen im Vergleich zu Alpha- und Beta-Strahlung. (Arbeitsblatt 1)

10 Minuten

Gruppenarbeit, Internetrecherche
Erarbeitung

Der Versuch wird vorgestellt und durchgeführt. Die Schülerinnen und Schüler erstellen die für die Versuchsauswertung notwendige Wertetabelle. (Arbeitsblatt 1 und 2)

20 Minuten

Auswertung in Kleingruppen
Hausaufgabe

Die Ergebnisse der Wertetabelle werden von den Schülerinnen und Schülern in die dafür vorgesehenen Grafiken übertragen und zeichnerisch ausgewertet.

5 Minuten

Einzelarbeit als Hausaufgabe
Herleitung

Das Absorptionsgesetz wird ausgehend von den grafischen Ergebnissen hergeleitet und interpretiert. (Arbeitsblatt 2)

25 Minuten

Plenum
Festigung

Eine einfache Aufgabe wird gemeinsam zum Verstehen des Gelernten durchgerechnet. (Arbeitsblatt 3)

15 Minuten

Plenum
Hausaufgabe

Weitere Übungsaufgaben werden vorbesprochen (Arbeitsblatt 3).

5 Minuten

Einzelarbeit als Hausaufgabe

Didaktisch-methodischer Kommentar

Absorption radioaktiver Strahlung

Radioaktive Strahlung kann unterschiedliche Materialien durchdringen und wird dabei teilweise oder vollständig absorbiert. Das Durchdringungsvermögen hängt ab von der Art der Strahlung, ihrer Energie sowie von Art und Dicke des durchstrahlten Materials. Das Absorptionsvermögen eines bestimmten Materials für radioaktive Strahlung hängt von den gleichen Faktoren wie das Durchdringungsvermögen ab. Das Durchdringungsvermögen von Alpha-Teilchen ist am kleinsten, das von Gamma-Strahlung am größten. Dabei haben Alpha- und Beta-Teilchen in Materie eine bestimmte Reichweite, während die Gamma-Strahlung in Abhängigkeit von ihrer Energie nur mit dicken Materialschichten (zum Beispiel Blei) abgeschwächt werden kann.

Vorkenntnisse

Physikalische Vorkenntnisse von Lernenden können bei der Absorption von radioaktiver Strahlung kaum vorausgesetzt werden; vielmehr müssen die Schülerinnen und Schüler für die Problematik und Gefährlichkeit der radioaktiven Strahlung durch den entsprechenden Schulversuch sensibilisiert werden.

Didaktische Analyse

Die wertfreie Behandlung des brisanten Themas Radioaktivität im Unterricht kann durchaus dazu führen, dass sich Schülerinnen und Schüler verstärkt dem Thema zuwenden und das Für und Wider der Radioaktivität im Positiven (zum Beispiel große Erfolge in der Tumorbehandlung) wie im Negativen (zum Beispiel Gefahr von Verstrahlung bei Unfällen in Kernkraftwerken) genau verstehen wollen.

Methodische Analyse

Das Thema Radioaktivität dürfte bei Lernenden auf hohes Interesse stoßen; durch ein großes Angebot an Medien mit entsprechendem Material sowie der einfache Zugang zu aktuellen und ausführlich beschriebenen Fakten über das Internet sollte es nicht schwierig sein, eine Methoden zu finden, um den Lernenden das Thema nahezubringen.

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Vermittelte Kompetenzen

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

beschreiben und erläutern die Abläufe bei der Absorption von Gamma-Strahlung.
kennen die Unterschiede bei der Absorption von Gamma-Strahlung im Vergleich zu Alpha- und Beta-Strahlung.
wenden das radioaktive Absorptionsgesetz an.

Medienkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

recherchieren selbstständig Fakten und Hintergründe im Internet.
überprüfen die Sachinhalte auf ihre Richtigkeit.

Sozialkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team.
setzen sich mit den Ergebnissen anderer Gruppen auseinander und vergleichen deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv.
erwerben eine gewisse Fachkompetenz, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden diskutieren zu können.