iRadioactivity. Untersuchung ionisierender Strahlung mit Smartphone & Tablet-PC aus fachlicher und fachdidaktischer Sicht

Inhaltsverzeichnis

• Inhaltsverzeichnis
• Ehrenwörtliche Erklärung
• Danksagung
• Einleitung
• Fachdidaktischer Rahmen
• Fachwissenschaftliche Grundlagen
  • Radioaktive Umwandlung
    • a-Zerfall
    • ß-Umwandlung
    • y-Übergang
  • Zerfalls- und Abstandsgesetz
  • Wechselwirkung in Materie
    • y-Strahlung
    • ß-Strahlung
  • Nachweisprinzipien
    • Gaszählrohre
    • Halbleiterdetektoren
    • Kamerasensoren
  • Statistische Grundlagen
  • Totzeit
    • Totzeitmodelle
    • Methoden zur Totzeitbestimmung
• Messinstrumente und Applikationen
  • RadioactivityCounter auf dem Samsung Galaxy Tab 2 7.0 und dem Samsung Galaxy S 111
    • Bedienelemente der Applikation
    • Anleitung zur Durchführung eines Messvorganges
  • RadioactivityCounter auf dem iPod Touch 4G
    • Bedienelemente der Applikation
    • Anleitung zur Durchführung eines Messvorganges
  • Pocket Geiger pro unter Apple iOS
    • Hardware und Applikation
    • Anleitung zur Durchführung eines Messvorganges
  • Sensor-CASSY mit Zubehör
  • Gamma-Scout
  • Leybold-Heraeus Halbleiterdetektor mit Zubehör
  • Berthold LB 123
  • Kriterien zur Beurteilung und Auswahl mobiler Endgeräte als Strahlendetektoren in der Unterrichtspraxis
• Untersuchung der Rahmenbedingungen
  • Untersuchung der Sensitivitäten
    • Verwendete Präparate
    • Versuchsaufbau und -durchführung
    • Auswertung
    • Fazit und Fehlerbetrachtung
  • Kalibrierung der Applikationen
    • Versuchsaufbau und -durchführung
    • Auswertung
    • Fazit und Fehlerbetrachtung
  • Totzeitbestimmung
    • Zwei-Quellen-Methode
      • Versuchsaufbau und -durchführung
      • Auswertung
    • Methode der zerfallenden Quelle
      • Fazit und Fehlerbetrachtung
• Untersuchungen zur Praktikabilität im Physikunterricht
  • Dosisleistungsmessungen
    • Versuchsaufbau und -durchführung
    • Auswertung
    • Fehlerdiskussion
    • Fazit und Tipps
  • Das Abstandsgesetz
    • Versuchsaufbau und -durchführung
    • Auswertung für ß-Strahlung
    • Auswertung für y-Strahlung
    • Auswertung für Uhr mit radioaktivem Ziffemblatt
    • Fehlerdiskussion
    • Fazit und Tipps
  • Das Schwächungs- bzw. Absorptionsgesetz
    • Schwächung von y-Strahlung
      • Versuchsaufbau und -durchführung
      • Auswertung
      • Fazit und Fehlerbetrachtung
    • Absorption von ß-Strahlung
      • Versuchsaufbau und -durchführung
      • Auswertung
      • Fehlerdiskussion
      • Fazit und Tipps
  • Ablenkung von ß-Strahlen
    • Versuchsaufbau und -durchführung
    • Auswertung
    • Fehlerdiskussion
    • Fazit und Tipps
  • Das Zerfallsgesetz
    • Schüttelpräparat
      • Versuchsaufbau und -durchführung
      • Auswertung
    • Elutions-lsotopengenerator
      • Versuchsaufbau und -durchführung
      • Auswertung
      • Fehlerdiskussion
      • Fazit und Tipps
  • Zusammenfassung und Ausblick
  • Literatur- und Quellenverzeichnis
  • Anhang
    • Tabellarische Auflistung der Messwerte
      • Sensitivitätsvergleich und Dosisleistungsmessungen
      • Gerätekalibrierung
      • Totzeitbestimmung
      • Abstandsgesetz
      • Schwächungs- und Absorptionsgesetz
      • Ablenkung
      • Zerfallsgesetz
    • Datenträger

  Zielsetzung und Themenschwerpunkte

  Die Masterarbeit befasst sich mit der Konzeption von Experimenten zum Themenbereich Radioaktivität im Physikunterricht und untersucht die Praktikabilität von Smartphones und Tablet-PCs als Strahlendetektoren. Dabei wird die Fähigkeit dieser Geräte bewertet, Experimente durchzuführen und realistische, auswertbare Ergebnisse zu liefern. Die Arbeit legt somit einen konzeptionellen Grundstein für empirische Untersuchungen zur Lern- und Motivationswirksamkeit der genannten Medien.

  • Einsatz von Smartphones und Tablet-PCs als Strahlendetektoren im Physikunterricht
  • Untersuchung der Praktikabilität der Geräte anhand von Experimenten zur Radioaktivität
  • Vergleich der Ergebnisse mit konventionellen Strahlendetektoren
  • Entwicklung von Versuchsanordnungen mit alltäglichen Komponenten
  • Erarbeitung von Kriterien zur Beurteilung der Praktikabilität der Geräte

  Zusammenfassung der Kapitel

  Kapitel 3 behandelt die fachwissenschaftlichen Grundlagen zur Entstehung und Untersuchung ionisierender Strahlung, einschließlich der wichtigsten Wechselwirkungsarten von ß- und y-Strahlung mit Materie. Kapitel 4 stellt die im Fokus der Arbeit stehenden Geräte und Apps vor, darunter RadioactivityCounter, Pocket Geiger pro und konventionelle Referenzgeräte wie Sensor-CASSY, Gamma-Scout und Berthold LB 123 UMO. Es werden außerdem Kriterien zur Beurteilung der Praktikabilität der mobilen Endgeräte für den Physikunterricht vorgestellt.

  Kapitel 5 untersucht die Rahmenbedingungen der Geräte und Apps, darunter die Sensitivität der Geräte für verschiedene Strahlenpräparate, die Kalibrierung der Apps zur Dosisleistungsmessung und die gerätespezifischen Totzeiten. Kapitel 6 stellt Experimente mit speziell entwickelten Versuchsanordnungen vor, die mit konventionellen und den zu untersuchenden Geräten durchgeführt werden. Die Ergebnisse der Experimente werden miteinander verglichen und die Praktikabilität der mobilen Endgeräte anhand der Kriterien eingeschätzt.

  Schlüsselwörter

  Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen die Radioaktivität, ionisierende Strahlung, Smartphones, Tablet-PCs, Strahlendetektoren, Physikunterricht, Praktikabilität, Dosisleistungsmessung, Abstandsgesetz, Schwächungsgesetz, Absorptionsgesetz, Ablenkung von ß-Strahlen, Zerfallsgesetz, Halbwertszeit, Sensitivität, Totzeit, Kalibrierung, und die verschiedenen Detektortypen wie Gaszählrohre und Halbleiterdetektoren.