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radioaktiver Zerfall (Zerfallsrate, Nulleffekt)
 
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ToteKatzeSchrödingers



Anmeldungsdatum: 25.01.2015
Beiträge: 59

Beitrag ToteKatzeSchrödingers Verfasst am: 09. Apr 2015 00:12    Titel: radioaktiver Zerfall (Zerfallsrate, Nulleffekt) Antworten mit Zitat

Hallo allerseits! Wink
Eins vorweg: Ich bin kein Physiker noch Physikstudent. Ich muss lediglich dieses Praktikum-Modul ablegen und bin so zu sagen direkt zum, mir sehr verquerten, Teil der Physik gelandet LOL Hammer
Und zwar geht es um den radioaktiven Zerfall von kurzlebigen Isotopen.
Es wurde mit so einem Art Detektor über einem Zeitintervall von jeweils 12 Sekunden, ich weiß nicht wie man das nennt, ich glaub Impuls der Teilchen gemessen. Und ich meine man kann dann aus den Impulsen bei a 12 Sekunden dann die Zerfallsrate ermitteln. Und bei etwa der 200. Sekunde tritt dann der so genannte Nulleffekt ein. Und dann haben wir da noch die Formel R = N/t wobei R dann die Impulsrate ist. Das habe ich allerdings nicht so ganz verstanden. Überhaupt war dieser Versuch ziemlich schwer für mich nachvollziehbar, da ich mich mit sowas nie wirklich auseinandergesetzt habe, E-Technik liegt mir da mehr grübelnd
Ich habe hier mal die ersten paar Werte aufgelistet, einmal die Zeiten in Sekunden und einmal den Impuls in 1/s:

    [Zeit (in sec)] / [Impulse (in 1/s)]
    12 / 0,33
    24 / 0,17
    36 / 0,17
    48 / 0,083
    ...
    108 / 0,167
    132 / 0,08
    144 / 0,25
    156 / 0,25
    168 / 0,25
    180 / 0,08
    192 / 0,08
    204 / 3,58



Also nach 200 Sekunden ist der Wert auf einmal viel größer. Das versteh ich nicht so recht.
Vor allem versteh ich jetzt aber auch nicht wie man aus den gemessenen Werten auf die Erkenntnisse des radtioaktiven Zerfalls schließen kann. Schließlich muss ich dazu einen Graphen zeichnen, wobei ich aus den Werten so Streungspunkte habe und per arithmetischem Mittel eine Gerade ziehen kann... Ich habe ja dieses Verhältnis der zerfallenen Nukleonen:

Daraus kann ich ja basteln:

oder nicht? Ich habe das Problem dass ich jetzt die "losen Enden" nicht zuasammenknüpfen kann. Das liegt aber auch vor allem daran dass ich den Versuch nicht ganz verstanden hab unglücklich Kann mir bitte jemand mal alles klipp und klar erklären was ich dazu alles wissen müsste? Ich habe grad den Tipler zu Hand und das Internet und hab das Gefühl, dass mir was fehlt weil ich nicht weiß wonach ich suchen muss. Script hab ich nicht und die Folien die in dem Seminar dran kamen stehen nicht grad zur Verfügung. (Die gibt es erst nach Ende der Seminarwoche, damit auch schön der letzte sich seinem ekzentrischem Flair aussetzen muss )
Hilfe
Chillosaurus



Anmeldungsdatum: 07.08.2010
Beiträge: 2440

Beitrag Chillosaurus Verfasst am: 09. Apr 2015 23:09    Titel: Re: radioaktiver Zerfall (Zerfallsrate, Nulleffekt) Antworten mit Zitat

ToteKatzeSchrödingers hat Folgendes geschrieben:
[....]
Und zwar geht es um den radioaktiven Zerfall von kurzlebigen Isotopen.

Welches Isotop? Das solltest du wissen/herausfinden, damit du deine Messergebnisse vergleichen kannst.

Zitat:
Es wurde mit so einem Art Detektor über einem Zeitintervall von jeweils 12 Sekunden, ich weiß nicht wie man das nennt, ich glaub Impuls der Teilchen gemessen.

Also was du gemessen hast, solltest du schon wissen, um es auswerten zu können....

Zitat:
Und bei etwa der 200. Sekunde tritt dann der so genannte Nulleffekt ein.

Die gemessenen Zerfallsraten bestehen dann nur noch aus der natürlichen Radioaktivität, die uns stehts umgibt.

Zitat:
Und dann haben wir da noch die Formel R = N/t wobei R dann die Impulsrate ist. Das habe ich allerdings nicht so ganz verstanden.

N = Anzahl der Zerfälle, t = Zeitintervall
Eine Rate ist definiert als die Häufigkeit eines Ereignisses pro Zeiteinheit. Damit ist dein Messwert R = N/t und hat die Einheit Bq (=1/s).

Zitat:

Also nach 200 Sekunden ist der Wert auf einmal viel größer. Das versteh ich nicht so recht.

Lässt sich ohne genauere Kenntniss der Aperatur nicht erklären. Möglicherweise ein Ablesefehler.

Zitat:
Vor allem versteh ich jetzt aber auch nicht wie man aus den gemessenen Werten auf die Erkenntnisse des radtioaktiven Zerfalls schließen kann.

Du hast statistisch relevant höhere Zerfallsraten als mit/nach Eintreten des Nullpunkteffekts. --> Es gibt radioaktive Zerfälle.

Zitat:
Schließlich muss ich dazu einen Graphen zeichnen,[...]

Bereite das vor und zeig uns deinen Graphen.

Zitat:
Ich habe ja dieses Verhältnis der zerfallenen Nukleonen:

Daraus kann ich ja basteln:

oder nicht? Ich habe das Problem dass ich jetzt die "losen Enden" nicht zuasammenknüpfen kann.

Welche "losen Enden"??

Zitat:
Das liegt aber auch vor allem daran dass ich den Versuch nicht ganz verstanden hab unglücklich Kann mir bitte jemand mal alles klipp und klar erklären was ich dazu alles wissen müsste?[...]

Fange damit an eine detaillierte Beschreibung von Versuchsaufbau und Ablauf anzufertigen. Schreibe die Zerfallsgleichungen auf und was du über Zerfallsstatistiken weißt. Suche dir in der Literatur die Zerfallskonstante...
ToteKatzeSchrödingers



Anmeldungsdatum: 25.01.2015
Beiträge: 59

Beitrag ToteKatzeSchrödingers Verfasst am: 10. Apr 2015 02:20    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für die Antwort. Also ich habe es mir bis dahin schonmal so ausgewertet... da ich kein Millimeterpaapier habe, muss ich also mir mit dem Graphen später noch die Mühe machen Big Laugh
Es war das Protactinium dessen Zerfallsrate wir beobachtet haben... also indirekt. Denn wenn R die Rate der Zerfälle pro Tor-Zeiteinheit ist dann ist ja, standardgemäß, das Verhältnis von y/x gegeben, also ist das ein tangentiale Neigung und mit dem aritmetischen Mittel kann man die "Zerfallskonstante" lamda bestimmen, korekt? Also das ist jedenfalls so wie ich das verstanden habe. Jetzt habe ich ja die Menge N nicht gegeben. Aber ich glaube wir müssen da eh über die Halbwertszeit denken oder? (Weil )
So ein Nuklid, da kann man lange warten bis ein Atom vollständig zerfällt. Also war die Formulierung des Zerfallsgestzes oben eher unsinnig oder? grübelnd

Jetzt sehe ich, dass die Messung bis zum Nulleffekt so marginal klein ist dass es doch keine Rolle spielt, denn da kommen ja so kleine Werte raus im Vergleich nach den 200 Sekunden... also bei der 216. Sekunde ist 21,67 1/s gemessen worden. Dann rechne ich 21,67/216 ?
para
Moderator


Anmeldungsdatum: 02.10.2004
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Beitrag para Verfasst am: 10. Apr 2015 14:05    Titel: Antworten mit Zitat

Als Impuls bezeichnet man hier das Signal deines Detektors für den Nachweis radioaktiver Strahlung. Die Zahl der Impulse pro Zeiteinheit wird Impulsrate (oder auch Zählrate genannt).

Auch ohne eine radioaktive Probe zeigt ein Detektor eine gewisse Rate, die Nullrate, hervorgerufen z.B. durch Umweltradioaktivität oder auch mögliches Rauschen der Detektorelektronik.
Bringst du nun eine radioaktive Quelle in die Nähe des Detektors, erhöht sich die (mittlere) Zählrate. Der Betrag der Erhöhung ist proportional zur Aktivität der Quelle.

Ein simuliertes "Experiment" siehst du im Anhang. Anfangs, ohne die Quelle, misst man Zählraten die um die Rate des Nulleffekts (blau gepunktet) schwanken. Zu t=0 wird die Quelle hinzugefügt, deren Beitrag (rot gepunktet) jedoch wie ihre Aktivität exponentiell abklingt.
In der Messung sieht man die Summe aus Nulleffekt und Beitrag der Quelle, innerhalb der üblichen statistischen Schwankungen. Wartet man lang genug, so dass der Beitrag der Quelle deutlich unter die Rate des Nulleffekts abgeklungen ist, misst man wieder allein den Nulleffekt.

Die Daten die du uns hier gezeigt hast sehen, bis auf den letzten Punkt, aus als wären sie mit dem Nulleffekt allein kompatibel. In welchem Zeitbereich habt ihr gemessen, und wann wurde die Quelle hinzugefügt?

Vielleicht hängst du am einfachsten mal die Daten eurer kompletten Messung an. Wie schon von Chillosaurus bemerkt, hast du auch euren Aufbau und die Durchführung im Wesentlichen unklar gelassen. Ohne diese Informationen wird es schwierig sein, dir gezielt zu helfen.



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ToteKatzeSchrödingers



Anmeldungsdatum: 25.01.2015
Beiträge: 59

Beitrag ToteKatzeSchrödingers Verfasst am: 11. Apr 2015 00:23    Titel: Antworten mit Zitat

es war im Zeitbereich 600 Sekunde und ich glaub die QUelle wurde hinzugefügt kurz vor der 200. Sekunde wo der Nulleffekt als verschwunden angenommen wurde. Und ja die Aktivität sank bis zu den 600 Sekunden wieder stark ab in oberen Zweier-Bereich, dann wurde die Messung abgebrochen smile
Der kleinste Wert mit dem Präparat ist viel größer als der größte Wert vom Nulleffekt, also hab ich jetzt auch angenommen dass die Werte nicht am Ende korrigiert werden müssen. Nur wie berechne ich das, das ist die Frage oder soll ich das nur zeichnerisch machen? Big Laugh


Zuletzt bearbeitet von ToteKatzeSchrödingers am 11. Apr 2015 01:13, insgesamt einmal bearbeitet
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8245

Beitrag jh8979 Verfasst am: 11. Apr 2015 00:30    Titel: Antworten mit Zitat

Wie kann man eigentlich so wenig Ahnung haben von einem Experiment, das man selber durchgeführt hat??

Erschreckend.... selbst für einen Theoretiker!
ToteKatzeSchrödingers



Anmeldungsdatum: 25.01.2015
Beiträge: 59

Beitrag ToteKatzeSchrödingers Verfasst am: 11. Apr 2015 01:11    Titel: Antworten mit Zitat

Das ist ja das Ding, es wurde bei einem Seminar vorgeführt und es gin alles so schnell Kotzen Ich slebst habe das Experimen nicht durchgeführt, ich saß nur in der 3. Reihe und versucht alles wie möglich mit zu verfolgen...
para
Moderator


Anmeldungsdatum: 02.10.2004
Beiträge: 2874
Wohnort: Dresden

Beitrag para Verfasst am: 11. Apr 2015 10:25    Titel: Antworten mit Zitat

ToteKatzeSchrödingers hat Folgendes geschrieben:
es war im Zeitbereich 600 Sekunde und ich glaub die QUelle wurde hinzugefügt kurz vor der 200. Sekunde wo der Nulleffekt als verschwunden angenommen wurde. [...]
Der kleinste Wert mit dem Präparat ist viel größer als der größte Wert vom Nulleffekt, also hab ich jetzt auch angenommen dass die Werte nicht am Ende korrigiert werden müssen.

Der Nulleffekt verschwindet nicht wenn du die Quelle hinzufügst. Korrekterweise bestimmst du also die mittlere Rate des Nulleffekts in der Phase ohne Quelle, und ziehst diesen Wert von all deinen Messungen ab. Ist der Nulleffekt deutlich kleiner als die kleinste aufgenommene Rate der Quelle ist der Einfluss eventuell vernachlässigbar, aber so aufwändig ist die Korrektur nun auch nicht.

ToteKatzeSchrödingers hat Folgendes geschrieben:
Nur wie berechne ich das, das ist die Frage oder soll ich das nur zeichnerisch machen? Big Laugh

Die beobachtete (um den Nulleffekt korrigierte) Zählrate der Quelle sollte exponentiell abfallen (wenn die Messintervalle deutlich kürzer als die Halbwertszeit sind). Um eine Exponentialfunktion an deine Daten anzupassen gibt es mehrere Möglichkeiten, vom manuellen Zeichnen einer Gerade im Plot von log R über t bis zum mehr oder weniger automatischen Fitten mit dem Computer. Aber dahingehend habt ihr doch sicher Vorgaben für euer Praktikum.

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ToteKatzeSchrödingers



Anmeldungsdatum: 25.01.2015
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Beitrag ToteKatzeSchrödingers Verfasst am: 11. Apr 2015 13:31    Titel: Antworten mit Zitat

Also alles was ich bis jetzt weiß, ist dass der absteigende Graph mit der Zerfallskonstante zusammnhängt und das über T1/2 = ln2/lamda ein Normwert ermittelt werden soll, logaritmisch oder so...
ToteKatzeSchrödingers



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Beitrag ToteKatzeSchrödingers Verfasst am: 11. Apr 2015 14:18    Titel: Antworten mit Zitat

achso und das Protactinium wurde übrigens an einem Keton gebunden so dass Zählrohr spezifisch für dieses die Impulse gezählt hat smile
Ich habe jetzt erstmal einen punktuierten Graph gezeichnet und die Werte betrachtet wo die Impulsrate anfängt zu sinken:
    Zeit / Rate

    252s / 21,92
    264s / 19,5
    276s / 16,58
    288s / 17,5
    300s / 15,083
    312s / 13,75


Wie man allerdings jetzt daraus die Zerfallskonstante berechnet muss ich wohl noch dahinter steigen
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 11. Apr 2015 16:00    Titel: Antworten mit Zitat

Warum fängst du erst beim Intervall 252s an, und habt ihr wirklich nur weniger als eine Halbwertszeit gemessen? Wenn du immer nur Ausschnitte deiner Daten präsentierst lässt sich schwer einschätzen, wie sinnvoll und vollständig deine Auswertung ist.

Was du weißt ist, dass die durch die Quelle hervorgerufene Zählrate proportional zur Aktivität der Quelle ist, welche wiederum exponentiell abfällt:
Ziehst du von deinen beobachteten Raten die Nullrate ab, bleibt die durch die Quelle verursachte Rate übrig. Du solltest dann also eine exponentiell fallende Kurve erhalten, aus der du die unbekannte Zerfallskonstante bestimmen möchtest.

Wenn du weißt, dass die Kurve exponentiell abfällt, kannst du sie linearisieren indem du ln(R) über t aufträgst. Wie hängt dann theoretisch der Anstieg der entstehenden Geraden mit der Zerfallskonstante zusammen?

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ToteKatzeSchrödingers



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Beitrag ToteKatzeSchrödingers Verfasst am: 11. Apr 2015 16:32    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe bei 252 sec angefangen, weil da die Fällung der Kurve beginnt und ich will ja die Zerfällungskonstante lamda haben. Von 204 Sekunden an nimmt die Kurve ja stark zu und bei 252 sec hat sie ihren Klimax erreicht, von da an geht es dann bergab smile
Wenn ich diesen exponentiellen Absteig linearisieren will, dann erhalte ich ja eine Kurve nach dem Muster

Diesen müsste ich auch mit in dem Zusammenhang bringen, stimmts?
Aber das tu ich ja über dem log und nicht ln grübelnd
Also:

para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 11. Apr 2015 20:16    Titel: Antworten mit Zitat

Über die Ursache dafür, dass die Zählrate in deinem Experiment erst kontinuierlich ansteigt bevor sie beginnt abzufallen lässt sich ohne den Aufbau und die Durchführung zu kennen nur spekulieren. Eventuell wäre damit auch die Annahme dass der Protaktinium-Zerfall nur vom Nulleffekt überlagert wird zu überdenken.


ToteKatzeSchrödingers hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich diesen exponentiellen Absteig linearisieren will, dann erhalte ich ja eine Kurve nach dem Muster

Diesen müsste ich auch mit in dem Zusammenhang bringen, stimmts?
Aber das tu ich ja über dem log und nicht ln grübelnd
Also:

Die Basis des Logarithmus ist für die Linearisierung nicht entscheidend, da es sich um eine e-Funktion handelt ist de ln hier nur am praktischsten.

Beachte aber, dass ist.
ToteKatzeSchrödingers



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Beitrag ToteKatzeSchrödingers Verfasst am: 12. Apr 2015 00:31    Titel: Antworten mit Zitat

Also ist mein lamda mein ax? Bzw.

Aber um die Gleichung zu definieren und lambda auszurechnen, muss ich ja wissen was No und N(t) ist... grübelnd
Das "o" gibt ja den Wert an wie viel am Anfang etwas ist, zB v²=vo²+2ax
Also ist mein No Der Wert wo die Impuls-Detektor am meisten Aktivitäten registriert hat? Und N(t)... ich muss zugeben, dass ich keine anderen Werte haben als die Torzeiten und die Impulse und was bei der Lineargleichung gefordert ist, sind N(t), No, t und
Und da komm ich echt nicht auf einen grünen Zweig, selbst wenn ich das mit ln rechne unglücklich
Ich kann noch sagen dass
ist. Daraus dann:
Aus wird dann

Aber dann setzt es bei mir aus.
Hilfe
para
Moderator


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Beitrag para Verfasst am: 13. Apr 2015 19:52    Titel: Antworten mit Zitat

ToteKatzeSchrödingers hat Folgendes geschrieben:
Aus wird dann

Aber dann setzt es bei mir aus.
Hilfe

Ja, damit bist du doch im Prinzip am Ziel. Du hast dir hergeleitet, dass bei logarithmischer Auftragung der Anstieg a vom Betrag her gleich deiner Zerfallskonstante lambda ist (du hast nur ein Minus verloren). Und aus der Zerfallskonstante kannst du die Halbwertszeit bestimmen. Was fehlt denn aus deiner Sicht noch?

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ToteKatzeSchrödingers



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Beitrag ToteKatzeSchrödingers Verfasst am: 14. Apr 2015 01:38    Titel: Antworten mit Zitat

heißt das... ich kann einfach so Steigungsdreieck machen, die negative Steigung ermitteln und das da wie oben einsetzen, das ist dann mein gesuchtes lambda?
Ich wollte das ja erst mit Regressiongraphen machne, kenn mich aber mit meinem Rechner nicht aus Hammer
Aber es wurde auch angefordert dass wir das zeichnerisch lösen sollten smile
ToteKatzeSchrödingers



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Beitrag ToteKatzeSchrödingers Verfasst am: 15. Apr 2015 01:58    Titel: Antworten mit Zitat

Es hat sich mitlerweile erledigt. Praktikumstag zu Ende und alles ist gut verlaufen Tanzen
Musste das aber ganz fleißig per Hand mit Millimeterpaapier machen, also diesen Graphen da. Naja, 1000 Mal angenehmer als auszurechnen, die mittlere Abweichungen und so... einfach Strich ziehen, fertig Zunge raus
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