Übungsblatt 01

Nickel /Rädler WS14/15
Übungen zur Physik der Materie II
ÜBUNGSBLATT 1 KERNPHYSIK
Besprechung am 15/16 Okt 2014
Aufgabe 1 Kernradius (Faustformel)
Der Kerndurchmesser des Wasserstoffatoms beträgt ungefähr 1,4 fm. Welchen Durchmesser
hat der Kern von Magnesium (24Mg), Cäsium (133Cs) und Europium (153Eu), wenn Sie eine
konstante Dichte der Atomkerne annehmen? Vergleichen sie die Dichte der Atomkerne mit
dem dichtesten Ihnen bekannten Material.
Aufgabe 2 Die durchschnittliche Atommasse im Periodensystem der Elemente
Natürliches Bor enthält die Isotope 10B und 11B mit den Isotopenhäufigkeiten 19,6% bzw.
80,4 % in Prozent der Atomzahlen. Berechnen sie die durchschnittliche Atommasse des
Elements Bor in atomaren Masseneinheiten. Wie groß ist der Fehler, wenn Sie für die
Kernmasse der Isotope ganze Zahlen verwenden? Welche der Elemente in Aufgabe1 hat
mehrere stabile Isotope?
Aufgabe 3 Rutherford Experiment
Rutherford und Mitarbeiter verwendeten α-Teilchen der Energie 7.7MeV und ein Target aus
Gold. Berechnen Sie unter der Annahme, dass Kerne Punktladungen sind, den
Mindestabstand zum Kernmittelpunkt, den die α-Teilchen bestenfalls erreichen. Nehmen Sie
vereinfacht an, dass der Target-Kern ruht. Vergleichen Sie das Ergebnis mit dem Radius des
Atomkerns. Welche neue Information erhält man durch Auswertung der Streudaten von αStrahlung höherer Energie (z.B. 30MeV)?
Aufgabe 4 Massenspektrometer nach Thomson (Parabelmethode)
In einem Gasentladungsrohr werden positive
Ionen einer zu untersuchenden Substanzen
erzeugt. Von den auf die Kathode hin
beschleunigten positiven Ionen fliegen einige
durch ein Loch in der Kathode. Diese Ionen
treten in einen Raum, in dem ein homogenes
elektrisches Feld, E und ein homogenes
magnetisches Feld, B, herrscht. Zeigen Sie,
dass die Ionen auf dem Leuchtschirm einer
Parabel folgen: 𝑦(𝑥) =
!
!
𝐶𝑥 ! , wodurch sich Q/m die spezifische Ladung der Ionen
bestimmen lässt.
Es sei d der Abstand des Schirms und l, die Länge der felddurchsetzten Strecke. Berechnen
Sie die Konstante C.