Historische Entwicklung von Darstellungen physikalischer Sachverhalte in Schulbüchern. Radioaktivität: Strahlungsarten und Halbwertszeit

Inhaltsverzeichnis

Teil I
1. Einleitung
1.1 Gegenstand und Zielsetzung
1.2 Aufbau
2. Schulbuchforschung(en)
2.1 Schulbuchforschung im Bereich der Naturwissenschaften
2.2 Historische Schulbuchforschung
3. Physikalische Grundlagen zum Atomkernaufbau, Zerfallsprozessen und Halbwertzeit
3.1 Zerfallsformen und Strahlungsarten
3.2 Nachweismethoden
3.3 Halbwertszeit und Zerfallsrate
4. Epochen
4.1 Weimarer Republik ab
4.2 Nationalsozialismus 1933-
4.3 Die Zeit nach Kriegsende und der Gründung beider deutscher Staaten ab (1946/1949)
4.4 Die Zeit der Bildungsreformen ab
4.5 Wiedervereinigung
4.6 Pisa, Timms und Co. ab

Teil II
5. Entwicklung eines Analysekriterienkataloges
6. Analyse der ausgewählten Schulbücher
6.1 Weimarer Republik ab
6.1.1 Zusammenfassung der Analyseergebnisse
6.2 Nationalsozialismus 1933-
6.2.1 Zusammenfassung der Analyseergebnisse
6.3 Die Zeit nach Kriegsende und der Gründung beider deutscher Staaten ab 1946/
6.3.1 Zusammenfassung der Analyseergebnisse
6.4 Die Zeit nach Beginn der Bildungsreform ab
6.4.1 Zusammenfassung der Analyseergebnisse
6.5 Die Zeit ab der Wiedervereinigung
6.5.1 Zusammenfassung der Analyseergebnisse
6.6 Pisa, Timms und Co. ab
6.6.1 Zusammenfassung der Analyseergebnisse

7. Zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse aller Epochen

8. Erklärungsansätze der Entwicklungsergebnisse

9. Fazit

Verzeichnisse

Anhang

Vorwort

Schulbücher sind auch heute in unserem digitalen Zeitalter noch ein verbreitetes Unterrichtsmedium. Während meines Lehramtsstudiums (Master of Education) in Flensburg hatte ich 2013 im Zweitfach Geografie die ersten Berührungspunkte mit einer Form der modernen Schulbuchanalyse. Als Ende 2014 die Themenwahl für die Masterarbeit anstand, war mir ziemlich schnell klar, dass ich gerne eine Schulbuchanalyse im Fach Physik durchführen möchte. Nach ersten Gesprächen mit meinem Betreuer Herrn Heering kristallisierte sich schnell heraus, dass ich mich der Herausforderung einer historischen Schulbuchanalyse stellen werde. Nach den ersten Literaturrecherchen und der Erarbeitung des theoretischen Teils, schloss sich im März 2015 eine Forschungsreise an die Uni Gießen an. Damit waren die Grundlagen gelegt und es konnte endlich losgehen.

An dieser Stelle möchte ich allen Personen danken, die sich in Form von Betreuung, Beratung, Korrektur und emotionalem Beistand an dieser Arbeit beteiligt haben und mich damit sehr unterstützt haben. Danke!

Teil I

1. Einleitung

1.1 Gegenstand und Zielsetzung

Schulbuchanalysen der unterschiedlichsten Fachbereiche bewegen sich in einem breiten, internationalen Feld. Im Bereich der Geistes- und Sozialwissenschaften haben sich in den letzten Jahrzehnten verschiedene Analyseraster herausgebildet, die üblicherweise für eine Analyse herangezogen werden. Die bekanntesten sind dabei das Bielefelder Raster, das Reutlinger Raster und das Salzburger Raster. In den naturwissenschaftlichen Disziplinen hat sich diese Entwicklung so nicht etabliert. Gerade die historische Betrachtung von naturwissenschaftlichen Schulbüchern stellt in dem Sinne eine Herausforderung dar, weil die Forschungsansätze auf dem Gebiet der wissenschaftshistorischen- naturwissenschaftlichen Schulbuchanalyse sehr rar sind.

Man sieht sie nicht, man hört sie nicht, man riecht und schmeckt, und doch sind wir ihr ständig ausgesetzt. Gemeint ist die ionisierende Strahlung, die von radioaktiven Substanzen ausgeht. Laut dem Bundesamt für Strahlenschutz beträgt die effektive Jahresdosis¹ einer Person durch ionisierende Strahlung im Jahr 2012 gemittelt über die Bevölkerung Deutschlands 2,1mSV (vgl. BUNDESMINISTERIUM FÜR UMWELT, NATURSCHUTZ UND REAKTORSICHERHEIT 2014:11). Diese gilt jedoch nach heutigem Wissensstand als gesundheitlich unbedenklich.

Die vorliegende Arbeit soll die beiden oben beschriebenen Thematiken zusammenführen. Ziel dieser Forschungsarbeit in Form einer Schulbuchanalyse ist es, die historischen Entwicklungen in der Zeitspanne von 1918 bis 2014 bezüglich der Darstellungsformen physikalischer Sachverhalte in Schulbüchern zu analysieren. Exemplarisch wird dies anhand der Strahlungsarten: α − Strahlung , β − Strahlung und γ − Strahlung sowie der Halbwertszeit aus dem Themenkomplex der Radioaktivität erfolgen. Die Fragen, die sich hierbei stellen sind:

1. Treten Veränderungen bezüglich der Darstellungsform auf? Dies ist eher eine obligatorische Frage, die mit der Behauptung beantwortet werden soll: Ja, über diesen langen Zeitraum hinweg werden höchstwahrscheinlich Veränderungen auftreten.
2. Welche Veränderungen sind zu beobachten?
3. Welche möglichen Erklärungsansätze lassen sich dafür finden?

1.2 Aufbau

Die vorliegende Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Der I. Teil stellt -im Anschluss an die Einleitung- die Grundlagen der Schulbuchforschungen, die physikalischen Grundlagen der Radioaktivität insbesondere des Atomkernaufbaus, der Strahlungsarten und der Halbwertszeit sowie die bildungspolitischen Hintergründe der einzelnen Epochen des Analysezeitraums dar. Dies dient dem besseren Verständnis des II. Teils, dem eigentlichen Forschungsteil. Dieser beginnt mit dem fünften² Kapitel und der Darstellung und Begründung des Kriterienkataloges. Das sechste Kapitel umfasst die eigentliche Analyse der Schulbücher sowie deren Ergebnisse. Dies geschieht epochenweise, um so die wesentlichen epochenspezifischen Darstellungsformen herauszustellen. Eine zusammenfassende Darstellung der epochenspezifischen Analyseergebnisse erfolgt anschließend im siebten Kapitel, diesmal nach Kriterien geordnet, um die Entwicklungstendenzen besser darstellen zu können. Die Hintergründe der Entwicklungen und der damit verbundenen Veränderungen werden im folgenden achten Kapitel beschrieben. Im abschließenden Fazit, dem neunten Kapitel, werden die zu Beginn der Arbeit aufgestellten Forschungsfragen aufgegriffen und reflektiert.

2. Schulbuchforschung(en)

„Die Schulbuchforschung“ an sich gibt es nicht. Die Forschungsansätze im Bereich der internationalen und nationalen Schulbücher sind so unterschiedlich, dass man nicht von einem klar umrissenen Forschungsbereich reden kann. Die ersten Ansätze einer Schulbuchforschung in Deutschland gehen auf die späten 1940er Jahre zurück, wobei hier ideologische Schwerpunkte im Vordergrund standen (MARENBACH 1980:71 in FUCHS et al 2014:21). Als einer der Gründungsväter ist hier der Pädagoge und Historiker Georg Eckert zu nennen, der 1951 in Braunschweig das „Internationale Institut für Schulbuchverbesserung“ gründete. 1975, kurz nach seinem Tode, wurde das Institut in „Georg-Eckert-Institut für Internationale Schulbuchforschung“ umbenannt (SCHMIDT 2008:11). In den 1980er Jahren entwickelten sich in Deutschland mehrere Stränge von Schulbuchforschungen. Diese verfolgten sozialwissenschaftliche Ansätze und lassen sich grob in drei Ansätze unterteilen. 1. Die prozessorientierte Schulbuchforschung, diese setzt sich mit dem Schulbuch von Druck, über die Vermarktung bis hin zum Einsatz als Unterrichtsmedium auseinander. 2. Die produktorientierte Schulbuchforschung, welche das Schulbuch als Kommunikationsmedium betrachtet. Es interessieren insbesondere die Verständlichkeit der Inhalte, sowie die Gestaltung der Bücher 3. Die wirkungsorientierte Forschung, welche die Wirkungen des Schulbuches auf Schüler/innen und Lehrkräfte untersucht (WEINBRENNER 1995:22). Wiater 2003 kategorisiert die Forschungsansätze der Schulbuchforschung in verschiedene Bereiche. So benennt er den kulturhistorischen Ansatz, den Ansatz der Medienforschung, den fachdidaktischen und fachwissenschaftlichen Ansatz, die Schulbuchforschung als Textanalyse und zuletzt die Schulbuchforschung als Teil der historischen Quellenforschung (WIATER 2003:3ff).

2.1 Schulbuchforschung im Bereich der Naturwissenschaften

Ein Großteil der Schulbuchforschungen beschäftigt sich mit Büchern und Lehrmitteln aus dem Bereich der gesellschafts- und sozialwissenschaftlichen Fächer. In erster Linie sind hier die Fächer Geschichte, Sozialkunde und Geografie zu nennen. In der Physik beschäftigte sich in den späten 1980er und 1990er Jahren Gottfried Merzyn mit Fragen der Schulbuchforschung. Jedoch dahingehend, dass er Physiklehrkräfte zu diesen befragte (MERZYN 1994). In der Schweiz gibt es aktuelle Ansätze zur Forschung mit dem naturwissenschaftlichen Schulbuch im kompetenzorientierten Unterricht. Diese gehen auf Bölsterli, Rehm und Wilhelm zurück. Für Großbritannien lässt sich King 2010 anführen, der Schulbuchanalysen über Fehlkonzepte durchführte. Im Orginal lautete sein Forschungstitel: “An Analysis of Misconceptions in Science Textbooks: Earth science in England and Wales“. In den Niederlanden setzten sich 2013 Overman, Vermunt, Meijer, Bulte und Brekelmans mit Schulbüchern zu verschiedenen Fragestellungen auseinander. Der orginale Titel der Analyse lautete: „Textbook Questions in Context-Based and Traditional Chemistry Curricula Analysed from a Content Perspective and a Learning Activities Perspective“ (BÖLSTERLI 2014:15). In Deutschland ist als aktueller Vertreter der Schulbuchforschung aus der Physik Alexander Strahl zu nennen, der sich sowohl qualitativ als auch quantitativ mit „der Formel“ im Physikschulbuch beschäftigt hat. Ebenso soll an dieser Stelle Petra Scheller benannt sein, die sich mit der Verständlichkeit von Physikschulbüchern befasst. 2010 veröffentlichte sie eine Analyse mit dem Titel: „Die Verständlichkeit in Physikschulbüchern. Kriterien und Ergebnisse einer interdisziplinären Analyse.“

2.2 Historische Schulbuchforschung

Die ersten Ansätze der historischen Schulbuchforschung lassen sich in die Zeit des frühen 20. Jahrhunderts datieren. Zuerst etablierten sich die Ansätze auf den nationalen Ebenen, erst später in den 1990er Jahren kam es zu einem Austausch und zu Vernetzungen auf internationaler Ebene (FUCHS et al 2014:31).

1997 wurde in Augsburg die Internationale Gesellschaft für historische und systematische Schulbuch- und Bildungsmedienforschung e.V. gegründet. Sie hat sich die Förderung der historischen und systematischen Schulbuchförderung zum Ziel gesetzt (IGSBI o. J.). Insgesamt ist jedoch festzustellen, dass die historische Schulbuchforschung sowohl in der schulbezogenen Forschung als auch in der historischen Forschung eine eher untergeordnete Rolle spielt. Wenn relevante Forschungsansätze vorhanden sind, sind diese im Bereich der Geschichtsschulbücher zu verorten. Als Vertreter ist hier Wolfgang Jacobmeyer zu nennen. In der Physik oder Chemie lassen sich so gut wie keine relevanten Ansätze der historischen Schulbuchforschung finden. Als einziger Vertreter ist hier Josep Simon mit „Physics Textbooks and Textbook Physics in the Nineteenth and Twentieth Centuries” zu nennen (SIMON o. J.:651ff).

3. Physikalische Grundlagen zum Atomkernaufbau, Zerfallsprozessen und Halbwertzeit

Um den Ablauf des α − Zerfalls , β − Zerfalls und γ − Zerfalls und die damit auftretenden Strahlungsarten besser verstehen zu können, ist es sinnvoll sich zuerst mit der Struktur und den Eigenschaften des Atomkerns auseinander zusetzen. Anhand eines Kernmodells aus den 1930er Jahren, an dem Carl Friedrich Weizsäcker mitgewirkt haben soll, wird der Kern eines Atoms als ein Zusammenschluss von Protonen und Neutronen dargestellt, wobei das Proton eine positive Ladung aufweist und das Neutron als elektrisch neutral gilt. Protonen und Neutronen zusammen werden Nukleonen genannt. Als Maß für die Anzahl der Protonen im Kern wurde die „Ordnungszahl Z“ eingeführt (vgl. GIANCOLI 2010:1409). Die Anzahl der Neutronen und Protonen zusammen (Nukleonen) wird als relative Atommasse oder auch als Massenzahl beschrieben, ihr ist das Symbol A zugeordnet. (vgl. GIANCOLI 2010:1409 & TIPLER 2009:1506). Die Neutronenzahl N, welche die Anzahl der Neutronen im Kern angibt, lässt sich einfach berechnen: N= A-Z. Eine übliche Schreibweise für die Bezeichnung eines Atomkerns sieht folgendermaßen aus: AX Z , am Beispiel dargestellt15N 7 . Dies beschreibt ein Stickstoffnuklid mit 7 Protonen und 15 Nukleonen. Nun gibt es einige Elemente, deren Kerne zwar die gleiche Anzahl von Protonen haben, aber unterschiedlich viele Neutronen. Dies bedeutet, dass die Ordnungszahl Z gleich ist, die Neutronenzahl N und die Massenzahl A jedoch unterschiedlich sind. Solche Kerne bezeichnet man als Isotope. Ein Beispiel hierfür sind Heliumisotope 4He bzw. 3He (TIPLER 2009:1506). Betrachtet man die Masse eines stabilen Atomkerns, so ist diese kleiner „als die Summe der Masse der einzelnen Protonen und Neutronen“ (GIANCOLI 2010:1412). Diese Unterschiede, auch als Masse- oder Energiedifferenzen bezeichnet, nennt man „Gesamtbindungsenergie“ Eine Zuführung dieses Energiedifferenzbetrages wäre also mindestens nötig, um den Kern in seine einzelnen Neutronen und Protonen zu zerlegen. Nur durch den vorhandenen Massen- bzw. Energieunterschied ist es dem Kern möglich stabil zu bleiben. Wenn man sich überlegt, dass alle Protonen des Kerns positiv elektrisch geladen sind, und alle Neutronen elektrisch neutral sind, so würde dies heißen, dass sich die Protonen untereinander abstoßen (GIANCOLI 2010: 1412f.). Dies würde jedoch nicht für eine Stabilität der Kerne sprechen, sondern durch das Divergieren der Nukleonen für einen Prozess des Auseinanderbrechens. An dieser Stelle soll daher die „starke Kernkraft“ oder auch „starke Kraft“ erwähnt werden. Diese starke Kraft sorgt dafür, dass die Nukleonen eines Kerns sich gegenseitig anziehen (vgl. HARRIS Physikalische Grundlagen zum Atomkernaufbau, Zerfallsprozessen und Halbwertszeit 6 2013:667). Zusammengefasst heißt dies, dass die elektrischen Kräfte dafür sorgen, dass sich die Protonen abstoßen, die starke Kraft jedoch dafür sorgt, dass sich Protonen und Neutronen in einem Kern anziehen. Da diese starke Kraft, bezogen auf kurze Reichweiten unter10− 15 m , sehr viel stärker ist als die elektrische Kraft, bleiben die Kerne stabil. Die Auswirkungen der starken Kraft innerhalb des Atomkerns sind größer als die Abstoßung durch die gleichnamige Ladung. Dies gilt in all denen Fällen, in denen die Anzahl der Neutronen und Protonen im Kern relativ ausgewogen ist (GIANCOLI 2010:1415 & HARRIS 2013:667f). Ist das Ungleichgewicht zwischen diesen beiden zu groß, weil z.B. zu wenige Neutronen vorhanden sind, werden die Bindungen zwischen den Nukleonen schwächer. Der Kern wird also instabil. Musiol et al. (1988) beschreibt eine etwas tiefergehende Erklärungstheorie, die Quarktheorie. Die Quarks gelten heutzutage als die elementaren Teilchen und haben damit die Hadronen abgelöst, die zuvor als die elementaren Teilchen galten. Die Kräfte, die zwischen den Quarks wirken sind dafür verantwortlich, dass die Nukleonen zusammengehalten werden. Die Quarks treten jedoch nicht als freie Teilchen auf, sondern sind immer gebunden (vgl. MUSIOL et. al. 1988:36). Diese Bindung wird auch als Confinement bezeichnet. Die Quarks kommen entweder in einer Dreiergruppe als Baryonen vor oder in einen Zweierteam als Quark- Antiquarkpaar (BETHGE et al. 2001.27f.). Neben den Quarks gibt es auch noch eine andere Gruppe von Elementarteilchen, die Leptonen. Dazu gehören u. a. das Elektron e und das Elektronenneutrinov . Sie werden als Leptonen der 1. Generation bezeichnet. Diese Leptonen e spielen eine wichtige Rolle in Bezug auf die schwache Wechselwirkung, auch schwache Kraft genannt. Die schwache Wechselwirkung ist in der Lage, Leptonen bei einem Zerfallsprozess in andere Leptonen umzuwandeln. Siehe dazu die Beschreibung des Betazerfalls unter 3.1 (vgl. MUSIOL et al. 1988:37ff.). Wenn ein Kern zu instabil ist, dann wandelt er sich in einen stabileren Kern um. (MORTIMER 2007:629). Das Phänomen des Überganges eines Kerns von einem instabilen in einen stabilen Zustand wird als radioaktiver Zerfall bezeichnet (vgl. HARRIS 2013:684). Demtröder 2005 definiert folgendermaßen: „Als radioaktiven Zerfall bezeichnet man die spontane Umwandlung instabiler Atomkerne, bei der Partikel, die radioaktive Strahlung, ausgesandt werden“ (DEMTRÖDER 2005:41)³

In der Natur gibt es Isotope, die in sich nicht stabil sind. Begründet ist dies durch die zu schwache Wirkung der bereits beschriebenen starken Kraft. Auch ist es möglich, Isotope künstlich herzustellen. Somit kann zwischen einer natürlichen und einer künstlichen Radioaktivität unterschieden werden (GIANCOLI 2010:1416). Als künstliche Radioaktivität bezeichnet man die durch Kernreaktion induzierte Strahlung instabiler Kerne (vgl. DEMTRÖDER 2005:43). Diese wird jedoch in der vorliegenden Arbeit nicht behandelt werden. Bei der natürlichen Radioaktivität kann man zwei prinzipielle Formen des Zerfalls unterscheiden sowie drei unterschiedliche Arten der Strahlung. Auf weitere Formen des Zerfalls, wie z. B. den Clusterzerfall oder den Zwei-Protonen-Zerfall, wird in dieser Arbeit nicht eingegangen (MORTIMER 2007:629f). Die heute bekannten Nuklide werden in einer Nuklidkarte oder auch Isotopentabelle verzeichnet. Diese gibt Aufschluss über die wichtigsten physikalischen und chemischen Eigenschaften wie z. B. die Halbwertszeit, Stabilität und Zerfallsarten, Unterscheidung zwischen einem natürlichen und künstlich hergestellten Isotop. Auf der Ordinate einer Nuklidkarte wird die Protonenanzahl aufgetragen, auf der Abszisse die Neutronenanzahl, so dass die Nuklidtafel wie ein Koordinatensystem gelesen werden kann. Nuklidkarten sind von der der Anzahl der verzeichneten Isotope her nie abgeschlossen, da ständig neue Isotope hinzukommen. 2001 gibt Bethge die Anzahl der Isotope mit etwas über 2700 und die Anzahl der bekannten Elemente mit 112 an (vgl. BETHGE et. al. 2001:28). Inzwischen ist die Anzahl der Elemente und Isotope jedoch angestiegen und tut dies immer noch.

3.1 Zerfallsformen und Strahlungsarten

Alphastrahlung, Betastrahlung und Gammastrahlung sind ionisierende Strahlungen, die bei Kernzerfallsprozessen auftreten. Unter einer ionisierenden Strahlung versteht man eine Teilchenstrahlung oder elektromagnetische Strahlung, deren Teilchen- oder Quantenenergie ausreicht Elektronen aus einem Atom oder Molekül herauszulösen. (CHEMIE.DE INFORMATION SERVICE GMBH o.J.) Die 1. Zerfallsform: Alphazerfall ( α − Zerfall ); Strahlungsart:

Alphastrahlung. Wenn ein instabiler Atomkern spontan ein Teilchen mit einem hohen Energiebetrag aussendet, dann führt dies dazu, dass der Kern in einen stabilen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1:Alphazerfall am Beispiel Radium

Quelle: INFORUM Verlags- und Verwaltungsgesellschaft mbH Informationskreis Kernenergie o. J.

Zustand übergeht. Der ursprüngliche Kern, vor dem Zeitpunkt der Aussendung des Teilchens, wird als Mutterkern betitelt. Der Kern, der nach dem Zeitpunkt der Aussendung vorhanden ist, heißt „Tochterkern“ (HARRIS 2013:306). Das ausgesendete Teilchen wird als α − Teilchen bezeichnet. Diesesα − Teilchen Physikalische Grundlagen zum Atomkernaufbau, Zerfallsprozessen und Halbwertszeit 8 ist ein Helium-4-Atomkern,(4He)und besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Bei 2 diesem Prozess der Kernumwandlung verliert der Mutterkern die besagten Prototonen und Neutronen und es entsteht somit ein neues Element. Abbildung 1 auf Seite 7 stellt den Alphazerfall exemplarisch am Beispiel der Umwandlung von Radium zu Radon dar (GIANCOLI 2010:1416f). Einα − Teilchen , bzw. ein Helium-4- Kern ist sehr stabil, weil es 27 sehr eng gebunden ist. Dieses Teilchen hat mit 6,644.656.75⋅10− kg eine sehr kleine Masse im Vergleich zu der Summe der Einzelmassen seiner Bestandteile⁴ (vgl. HARRIS 2013:684 Koelzer 2014:140). Diese Massendifferenz wird auch als Massendefekt E ΔM =B bezeichnet, 2 c und kann als Energieäquivalent der KernbindungsenergieE B betrachtet werden (DEMTRÖDER 2005:26). Als Alphastrahlen bezeichnet man α − Teilchen , die beim Alphazerfall den Atomkernen des Mutterkerns verlassen (MORTIMER 2007:629). Alphastrahlung hat eine nur sehr geringe Reichweite, die bei Normalluftdruck von 1013hpa mit wenigen cm angegeben wird. Die Reichweiten der Alphateilchen ein und desselben Präparates sind fast alle identisch, da sie, zumindest bei Beginn des Fluges⁵, die gleiche kinetische Energie besitzen. Diese berechnet sich aus der Energie des Anfangszustandes abzüglich der Energie des Endzustandes: E = E − E Dem kin 1 2 Alphazerfall, unter der Annahme dass nur α − Teilchen emittiert wird, liegen Energiesatz, Impulssatz und Drehimpulserhaltung zu Grunde. Damit bezieht sich E auf den (angeregten)⁶ 1 Zustand des Mutterkerns und E 2 auf den (angeregten) Zustand des Tochterkerns Abbildung 2: Vereinfachte Darstellung des Ablenkungsverhalten der unterschiedlichen Strahlungsarten Quelle: Joachim Hertz Stiftung o.J. (DEMTRÖDER 2005:43f.). In einem magnetischen Feld wird die α − Strahlung etwas abgelenkt. Sie ist Physikalische Grundlagen zum Atomkernaufbau, Zerfallsprozessen und Halbwertszeit 9 doppelt positiv geladen, die Heliumkerne sind jedoch recht schwer, so dass die Ablenkung geringer ist als bei einer β − Strahlung (JOACHIM HERTZ STIFTUNG O. J.). Eine Darstellung das Ablenkungsverhalten ist Abbildung 2 auf Seite 8 zu entnehmen. Die 1. Form: Der Betazerfall (β − Zerfall) ; Strahlungsart: Betastrahlung. Hier muss wiederum in drei Fälle unterschieden werden. + 1. Fall: der β − Zerfall ; 2. Fall: der β − Zerfall ; 3. Fall: der Elektroneneinfang. Der β − Zerfall , der als der am häufigsten vorkommende Zerfall betitelt wird, hat als Ursache die bereits beschriebene schwache Wechselwirkung. Diese sorgt dafür, dass in einem Neutron ein d-Quark in einen u-Quark umgewandelt wird und so ein Proton entsteht − (BETHGE et al. 2001:242). Beim β − Zerfall wird ebenfalls wie beim α − Zerfall ein Element in ein anderes umgewandelt. Dabei wird ein Elektron emittiert, welches erst beim Zerfall erzeugt wurde. Die allgemeine Zerfallsgleichung für A A − − einen β − Zerfall wird folgendermaßen dargestellt. Z X→ Y Z+1 + e +ν (vgl. DEMTRÖDER 2005:49). Am Beispiel von Kohlenstoff soll dies − gezeigt werden: 14C→14N + e 6 7 +v . Hier wird das Element Kohlenstoff in Stickstoff umgewandelt. Die Massenzahl bleibt konstant, da sich die Anzahl der Nukleonen nicht verändert. Mutterkern und Tochterkern haben daher die gleiche Massenzahl. Die Ordnungszahl, ein Maß für die Anzahl der Protonenzahl, erhöht sich jedoch, da das emittierte Elektron in der Tat aus dem Kern kommt. Im Kern wird nämlich ein Neutron in ein Proton umgewandelt, dabei wird ein Elektron abgegeben (GIANCOLI 2010:1419). Dies geschieht, indem ein d-Quark in einen u-Quark umgewandelt wird. Dabei wird ein virtuelles W− − Boson herausgelöst. Wenn dieses dann zerfällt, entstehen das Elektron und ein Anti- Neutrino (DEMTRÖDER 2005:195). Das Anti-Neutrino ν⁷ ist der Gegenspieler des Neutrinos, und gehört damit zur Familie der Anti-Leptonen (MUSIOL et al. 1988: 37). Die Leptonen wurden einleitend unter 3. beschrieben. Der − β Zerfall tritt bei Isotopen auf, die im Vergleich zu ihren Protonen zu viele Neutronen aufweisen. Die allgemeine Darstellung des + β − Zerfalls sieht folgendermaßen aus: A X→ A Y + e + +ν Z Z−1 und wird als Positronen-Emission bezeichnet (vgl. DEMTRÖDER 2005:49). Nimmt man als Beispiel Stickstoff.12N →12C + e + +v. Diese Reaktionsgleichung kommt zustande, weil im 7 6 Kern ein Proton in ein Neutron umgewandelt wird (vgl. HARRIS 2013:687). Eine weitere Variante des Betazerfalls wird als Elektroneneinfang bezeichnet. Beim Elektroneneinfang Physikalische Grundlagen zum Atomkernaufbau, Zerfallsprozessen und Halbwertszeit 10 absorbiert der Kern ein Hüllenelektron. Dieses wandelt er dann im Kern zusammen mit einem Proton in ein Neutron um. Durch diesen Prozess wird die Massenzahl um 1 erniedrigt, und die Neutronenzahl um 1 erhöht (HARRIS 2013:688f). Das eingefangene Elektron kommt mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit aus der K-Schale, daher wird der Elektroneneinfang auch als K-Einfang bezeichnet. Im Kern läuft dann folgender Reaktion ab: e+ p →n +ν + e (vgl. Demtröder 2005:51). Beim β − Zerfall ist die Masse des Mutterkerns stets größer als die des Tochterkerns um ein Positron zu erzeugen. Diese Bedingung entfällt beim Elektroneneinfang, da ja bereits ein Elektron vor Ort vorhanden ist. Ein Beispiel für den Elektroneneinfang ist die Umwandlung von Beryllium zu Lithium 7Be + e−→7Li + v (GIANCOLI 2010:1421). Harris 4 3 schreibt dazu: „Oft wird der Elektroneneinfang aus Energiegründen bevorzugt“ (HARRIS 2013:288). Um eine β − Strahlung abzuschirmen, eignet sich ein Aluminiumblech von einigen mm Dicke. In einem magnetischen Feld sind β − Strahlen gut ablenkbar. Die Richtung der Ablenkung der Strahlen ist von der Richtung des magnetischen Feldes abhängig. Da die β − − Strahlung eine negative Ladung besitzt, gilt zur Bestimmung ihrer + Ablenkrichtung die Linke-Hand-Regel.⁸ Die β − Strahlung wird in die gleiche Richtung abgelenkt wie α − Strahlung , nämlich entgegengestezt der Ablenkrichtung der β − − Strahlung (vgl. GIANCOLI 2010:1416 & LEYBOLD DIDACTIC GMBH o. J.:1). Eine Übersicht über das Ablenkungsverhalten der unterschiedlichen Strahlen im Magnetfeld gibt Abbildung 2 auf Seite 8. Die 2. Form: Der Gammazerfall ( γ − Zerfall ); Strahlungsart: Gammastrahlung. Bei der γ − Strahlung handelt es sich um eine elektromagnetische Strahlung, die sehr kurzwellig ist. (MORTIMER 2007:630). Beim Gammazerfall verändert der Kern seinen Zustand, d. h. er geht von einem angeregten Zustand in einen Zustand niedrigerer Energie über. Dabei emittiert der Kern ein Photon, das Gammateilchen oder auch Gammaquant genannt wird. Hierbei kommt es zu keiner Veränderung von M oder Z, jedoch zu einer Veränderung des Energieinhalts des Kerns (TIPLER 2010:1514). Gammastrahlung tritt also dann auf, wenn der Kern aus einem energiereichen Zustand in einen Zustand geringerer Energie übergeht. Es gilt daher ΔE χ =h⋅ f . Wobei ΔE die Differenz zwischen den beiden Energiezuständen beschreibt, h für das Plancksche Wirkungsquantum steht und f für die Frequenz (vgl. DEMTRÖDER 2005:53). Gammaquanten können unterschiedliche Wechselwirkungen Physikalische Grundlagen zum Atomkernaufbau, Zerfallsprozessen und Halbwertszeit 11 hervorrufen. Einer davon ist der Fotoeffekt. Ein Gammaquant wird vom Atom aufgenommen, dabei wird ein Elektron aus einer der inneren Schalen der Atomhülle, z. B. K oder L herausgelöst. Dieses herausgelöste Elektron wird als Fotoelektron bezeichnet. Es verfügt über eine kinetische EnergieE , die der Energie des Gammaquants abzüglich der Bindungsenergie e des Elektrons im ursprünglichen Zustand entspricht. Das Gammaquant selbst wird bei diesem Vorgang vom Atom absorbiert. Da auf einer inneren Schale des Atoms durch das rausgelöste Elektron ein Platz frei geworden ist, kann aus einer äußeren Schale ein Elektron diesen Platz einnehmen. Dieser Platzwechsel ist mit der Emission eines Röntgenquants verbunden (MUSIOL et al. 1988:124f.). Eine andere Wechselwirkung ist der Compton-Effekt. Hier trifft ein Gammaquant mittlerer Energie auf ein Atom und löst ein Elektron aus einer vom Kern weiter entfernten Schale heraus. Das Gammaquant verliert dabei an Energie und ändert seine Richtung. Man sagt es wird gestreut. Das herausgelöste Elektron wiederum erhält ein der Teil der Energie des Gammaquants (vgl. MUSIOL et al. 1988 126f.). Im Gegensatz zum α − Zerfall und β − Zerfall tritt beim γ − Zerfall keine Kernumwandlung auf. Der Kern eines Atoms kann aus unterschiedlichen Gründen in einen angeregten Zustand gelangen, z.B. durch einen Zusammenprall mit anderen Teilchen. Am wahrscheinlichsten ist es jedoch, dass dem Gammazerfall ein α − Zerfall oder β − Zerfall vorausgegangen ist. Dies bedeutet dass der Mutterkern 5B 12 beim β − Zerfall in einen angeregten Zustand von 6C übergeht. Dieser 12 neue Tochterkern kann dann durch den γ − Zerfall in den Grundzustand des gleichen 6 ∗ 6 Elements übergehen C → C +γ (vgl. GIANCOLI 2010:1422f & TIPLER 2010:1514f). 12 12 Häufig werden die Begriffe γ − Strahlung und Röntgenstrahlung synonym benutzt, dies ist jedoch fachlich nicht ganz korrekt. Betrachtet man das elektromagnetische Spektrum, so befinden sich Röntgenstrahlen in ein Frequenzbereich von ca. 18 22 16 19 10 bis 10 Hz, Gammastrahlen im Bereich von 10 bis 10 Hz dadurch kommt es zur einer Überlappung des Frequenzbereiches (GIANCOLI 2010:1069f). Gammastrahlen erfahren im magnetischen Feld keine Ablenkung, da sie elektrisch neutral sind (GIANCOLI 2010:1416). Siehe dazu Abbildung 2 auf Seite 8.

3.2 Nachweismethoden

Die ionisierenden Strahlungsarten lassen sich mit verschiedenen Methoden nachweisen. Eine Möglichkeit ist ein Geiger-Müller-Zählrohr. Ein solches Zählrohr besteht aus einem Rohr, in dem sich ein Gas befindet, häufig Argon oder eine Mischung aus Argon und einem Halogen. Die ionisierende Strahlung tritt von außen über ein sehr dünnes Fenster in das Metallrohr ein.

Im Rohr selbst ist ein Draht. Zwischen diesem und der Rohrwand wird eine Spannung von mehreren Hundert Volt angelegt in Abhängigkeit von der Länge des Rohres und der Mischung des Gases. Das Metallrohr fungiert als Kathode, der Draht als Anode. Da das Argongas isolierend wirkt, fließt kein Strom. Die eintretende ionisierende Strahlung bewirkt nun, dass es beim Zusammenstoß mit den Argongasatomen zur Ionisation kommt. Es entstehen Ar + − Ionen , die zur Rohrwand streben, sowie freigesetzte Elektronen, die zur Anode streben und durch die angelegte Spannung beschleunigt werden. Dabei kommt es zu weiteren Zusammenstößen mit Argongasatomen und damit zur Stoßionisation und weitere Elektronen und Photonen werden freigesetzt. Diese werden Richtung Anode hin beschleunigt, wodurch ein kurzer Stromfluss zwischen Kathode und Anode entsteht. Dieser wird von einer Zählvorrichtung registriert und gleichzeitig in ein akustisches Signal umgewandelt. Die in der Zählvorrichtung pro Sekunde registrierten Ereignisse werden als Aktivität bezeichnet und in der Einheit Becquerel angegeben (MORTIMER 2007:632 & KONRAD o. J.). Hierbei ist es wichtig zu betonen, dass nicht jedes Zählrohr dazu geeignet ist α − Strahlung nachzuweisen, da diese Strahlung es erst einmal schaffen muss, das dünne Fenster des Zählrohres zu durchdringen. Eine mögliche Variante ist ein Endfensterzählrohr, dieses kann auch von α − Strahlung durchdrungen werden (vgl. JOACHIM HERZ STIFTUNG o J.). Eine weitere Möglichkeit sind fotografische Schichten, da es sich bei den benannten Strahlungsarten um ionisierende Strahlungen handelt. Hierbei werden Filme lichtundurchlässig eingepackt. Die auftreffende Strahlung zeigt ihre Wirkung dahin gehend, dass sie die Filme schwärzt. Diese Methode gilt jedoch als recht ungenau (MORTIMER 2007:632). Daher wird sie hier nicht weiter betrachtet. Eine andere Nachweismöglichkeit stellen Nebelkammern dar. Bekannt ist der Nebelkammerversuch von Wilson. In einer Nebelkammer befindet sich ein Gas-Dampfgemisch (Alkohol-Wasser-Sauerstoff). Mit Hilfe dieser Mischung wird eine übersättigte Schicht in der Kammer erzeugt. Wenn nun α − Strahlen oder β − Strahlen in die Nebelkammer einfallen, werden Ione erzeugt. Die Alkoholflüssigkeitströpfchen kondensieren nun an den Ionen, es bilden sich Ionisationskeime. Die so entstandenen Nebelspuren oder Tröpfchenspuren können mit der entsprechenden Beleuchtung sichtbar gemacht werden (MORTIMER 2007:633 & UNIVERSITÄT REGENSBURG 2013:2f). Die Nebeltröpchenspuren, die sichtbar werden, sind genau genommen nicht die Bahnen der Teilchen selbst, sondern die Spuren, die sie beim Ionisieren hinterlassen. Den Erscheinungsformen der Nebelspuren kann man die Strahlungsarten zuordnen. So erscheint α − Strahlung in Nebelspurform relativ dick und gerade, da ihr Bahnradius mehrere Meter beträgt und eine Ablenkung damit kaum ersichtlich ist. Die Spuren der β − Strahlung sehen eher dünn und zittrig und gekrümmt aus. Diese optischen Unterschiede lassen sich mit der unterschiedlichen Masse, Geschwindigkeit und dem damit verbundenen unterschiedlichen Ablenkungsverhalten begründen (vgl. DEMTRÖDER 2005:43f.). Mit Hilfe einer Nebelkammer ist es demnach möglich α − Strahlung und β − Strahlung nachzuweisen, jedoch nicht γ − Strahlung Denn diese elektromagnetische Wellenstrahlung ist nicht elektrisch geladen, kann somit in der Nebelkammer auch nicht abgelenkt werden. Die γ − Strahlung kann nur indirekt nachgewiesen werden, wie z. B. durch den Compton-Effekt (UNIVERSITÄT REGENSBURG 2013:2f). Ebenfalls gebräuchlich sind Szintillationszähler, die die Energie der einfallenden Teilchen messen. Die Grundbestandteile dieses Zählers sind das Szintillatormaterial und ein Photomultiplier. Das Szintillatormaterial sollte aus anorganischen Salzen bestehen, wie z. B. Natriumiodid. Wenn ionisierende Strahlung auf den Szintillator trifft, werden vom Szintillatormaterial Photonen ausgesendet. Ein Teil dieser Photonen, die nicht absorbiert oder unvollständig reflektiert werden, gelangen an die Photokathode. Demtröder schreibt hier von einer Quantenausbeute η. Von der Photokathode werden Photoelektronen ausgesandt. Diese gehen zur Anode, und über die nachgeschaltete Messvorrichtung wird ein Spannungsimpuls aufgezeichnet (DEMTRÖDER 1988:95). Die Auswertung des Impulses erfolgt dahingehend, dass am Computer ein Energiespektrum der Teilchen erstellt werden kann, da der Spannungsimpuls proportional zur Energie der einfallenden Teilchen ist. (DEMTRÖDER 2005:95 & MUSIOL et al. 1988:166). Eine andere Möglichkeit des Nachweises ionisierender Strahlung bietet das Elektroskop. Dieses besteht aus einem Metallring, der das Gehäuse bildet, einem senkrechten Metallstab, der an der oberen Seite des Ringes befestigt ist und in die Ringmitte zeigt. Am Metallstab sind der Anschluss des Elektroskops und der Zeiger befestigt. Der Metallring und der Metallstab sind durch einen Isolator getrennt. Wenn ein solches Elektroskop aufgeladen wird, erfolgt ein Zeigerausschlag. Wird ein radioaktives Präparat in die Nähe des Elektroskops gebracht, geht der Zeiger in seine ursprüngliche Position zurück. Durch die ionisierende Strahlung des radioaktiven Präparates wird die Umgebungsluft ionisiert. Es erfolgt eine Entladung des Elektroskops (WILEY INFORMATION SERVICES GMBH 2014:13). Als weitere Nachweismöglichkeiten sollen der Vollständigkeit halber noch das Spinthariskop, die Funkenstrecke, eine Ionisationskammer und ein Filmdosimeter benannt werden.

3.3 Halbwertszeit und Zerfallsrate

„Die Halbwertszeit eines Isotops ist als die Zeit definiert, nach der sich die Menge eines Isotops in einer gegebenen Probe halbiert hat“ (GIANCOLI 2010:1424). Betrachtet man eine Probe von mehreren radioaktiven Kernen, so zerfallen diese zu unterschiedlichen Zeitpunkten, innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls Δt . Die Anzahl der Zerfälle wird mit ΔN bezeichnet, λ steht für die Zerfallskonstante. Bei jedem Zerfall verringert sich die Anzahl der Kerne der Probe um 1. In mathematischer Darstellungsform lassen sich die Zusammenhänge der Variablen folgendermaßen ausdrücken: der Variablen folgendermaßen ausdrücken: [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]. Wird diese Formel in infinitesimaler Form dargestellt [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] man erhält die bekannte Form der logarithmischen Darstellung [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] ln oder die exponentielle Darstellung: N = N e-lt 0 .. Diese Gleichung wird in der Literatur als das radioaktive Zerfallsgesetz bezeichnet. Aus diesem Gesetz geht hervor, dass die Anzahl der Kerne einer Probe sich mit der Zeit exponential verringert (vgl. GIANCOLI 2010:1423). Um die Aktivität einer Probe zu beschreiben, betrachtet man wieder die Anzahl der Zerfälle und die Zerfallskonstante. Ausgehend von [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] wird umgeformt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3:Exponentieller Zerfall

Quelle: Joachim Herz Stiftung o. J.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]. Die Zeit, in der sich die Menge des Isotops einer Probe halbiert hat, wird als Halbwertszeit bezeichnet. Diese gibt Auskunft über die Zerfallsgeschwindigkeit und wird meist mit dem Symbol [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] dargestellt. Setzt man die Zerfallskonstante λ in ein Verhältnis zur Halbwertzeit, so erhält man: [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] oder nach Kürzen und Logarithmieren [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]. Betrachtet man dies im Zusammenhang, so erkennt man, dass die Zerfallskonstante mit dem Sinken der Halbwertszeit wächst (HARRIS 2013:692). Abbildung 3 auf Seite 14 stellt exemplarisch den Verlauf eines Zerfallprozesses dar. Die Halbwertszeiten der bekannten radioaktiven Nuklide variieren von einigen Trillionstelsekunden bis hin zu mehreren Quadrillionen Jahren (vgl. CHEMIE.DE INFORMATION SERVICE GMBH o. J.). Betrachtet man die Zerfallsformen einzeln, so gilt fürα − Zerfälle , dass diese Halbwertszeiten von Bruchteilen einer Sekunde bis hin zu mehreren Mio. Jahre aufweisen. Für β − Zerfällegilt eine Halbwertszeit von einigen Stunden oder Tagen, für γ − Zerfälleweniger als eine Mikrosekunde (TIPLER 2010:1527). Der Vollständigkeit halber soll neben der physikalischen Halbwertszeit auch erwähnt werden, dass es eine biologische Halbwertszeit gibt. Diese beschreibt die Zeitspanne, nach welcher die Hälfte der aufgenommenen Substanz wieder von einem Organismus ausgeschieden wird. Aus der physikalischen Halbwertszeit und der biologischen Halbwertszeit lässt sich die „effektive Habwertszeit“ berechnen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

4. Epochen

Im Folgenden werden die politischen und rechtlichen Rahmenbedingen der Schulsysteme der Epochen beschrieben, aus denen die im 6. Kapitel analysierten Physikschulbücher stammen.

4.1 Weimarer Republik ab 1918

Mit Beendigung des 1. Weltkrieges ging Deutschland von der Monarchie in die Demokratie über. Am 9.11.1918 wurde offiziell die Weimarer Republik ausgerufen. 1920 wurde das Reichsschulgesetz verabschiedet und die 4-jährige Grundschule eingeführt. Dieser schloss sich im Normalfall die Volksschule an. Nach insgesamt 8 Schuljahren endete die Schulpflicht mit dem Volksschulabschluss. Nur wenige Schüler/innen besuchten weiterführende Schulen, die höhere Knaben- oder Mädchenschulen, ein Lyzeum oder ein Realgymnasium (FEND 2006:174ff). Bezüglich der Streitigkeiten zwischen Staat und Kirche kam es 1919 zu einer Regelung durch die Weimarer Verfassung. Aus dieser geht hervor, dass es keine „Staatskirche“ gibt. Das Schulwesen war, zumindest in Preußen, in staatliche Hand übergegangen. In Betracht auf eine wirkliche Trennung zwischen Staat und Kirche in Bezug auf das Schulwesen lässt sich die Weimarer Republik als Zeit der regionalabhängigen Veränderungsprozesse beschreiben, da in den südlichen Teilen weiterhin Bekenntnisschulen existierten (ENZELBERGER 2001:156 in ROßA 2013:72).

Das Schulwesen war auch zum damaligen Zeitpunkt schon Ländersache. Die Genehmigung eines Schulbuches war demnach eine Angelegenheit der Schulbehörde des Landes (FEND 2006:174ff). In der Weimarer Republik war die Schulbuchzulassung abhängig von der politischen Zusammensetzung der entsprechenden Landesregierungen (NS- DOKUMENTATIONSZENTRUM DER STADT KÖLN).

4.2 Nationalsozialismus 1933-1945

In der Zeit des Nationalsozialismus, beginnend mit 1933, hatten die Bücher und Lehrpläne aus der Weimarer Republik ausgesorgt. Das Schulwesen wurde reformiert, „gesäubert und gleichgeschaltet“ (GEIßLER 2011:508). Im Nationalsozialismus kam es zur Zielsetzung einer zentralstaatlichen Regulierung und Steuerung des Schulbuchmarktes. Es kam wie in vielen anderen Bereichen auch zu einer Gleichschaltung des Schulbuchwesens. Ob ein Schulbuch für den Unterricht freigegeben wurde, entschied am Ende das Reichserziehungsministerium. (HEINZE 2006:34). Ziel der Schulbücher war es, die Schüler/innen im Sinne der nationalsozialistischen Ideologie zu beeinflussen.

4.3 Die Zeit nach Kriegsende und der Gründung beider deutscher Staaten ab (1946/1949)

Nach Ende des 2. Weltkrieges 1945 begann die Phase der Reeducation in der deutschen Bildungspolitik. Wobei in den verschiedenen Besatzungszonen leicht unterschiedliche Maßnahmen getroffen wurden. In der britischen Besatzungszone wurden wenige Bücher aus der Zeit des Nationalsozialismus weiterbenutzt. Zudem wurden wiederum Schulbücher aus der der Zeit der Weimarer Republik genutzt. Eine Schulbuchrevesion begann erst 1947 (FUCHS et al. 1986:86). In der amerikanischen Besatzungszone wurden die Bücher aus der NS-Zeit relativ schnell beseitigt und auch kaum Werke aus der Weimarer Zeit benutzt. Stattdessen wurden das „Curriculum and Textbook Writing Centers“. Hier wurden von deutschen Autoren neue Beiträge für Schulbücher geschrieben. Dies geschah auf Grundlage von ausländischen Büchern, Zeitschriften und weiteren Lehrmaterialien. Nach und nach wurden die Bücher inhaltlich modernisiert und neu gedruckt. In der französischen Besatzungszone wurden Bücher aus der Zeit des Nationalsozialismus komplett verboten. Als Notbehelf wurden Schulbücher aus der Schweiz und Luxemburg genutzt sowie teilweise französische Schulbücher, die übersetzt wurden (FUCHS et al. 1986:86). In der sowjetisch besetzten Zone wurden aus keiner der vorangegangenen Epochen Schulbücher verwendet. Schulbücher aus der Weimarer Zeit bildeten jedoch die Grundlage für die Entwicklung neuer Schulbücher. Bis Endes des Jahres 1945 wurden in der SBZ über 3 Mio. neue Schulbücher gedruckt (FUCHS et al. 1986:67). Die Auswahl und Benutzung der Schulbücher unterlag bis 1949 der alliierten Kontrollkommission. 1949 mit Verabschiedung des Grundgesetztes in der Bundesrepublik gaben die Alliierten die Verantwortlichkeit an deutsche Behörden über. Bildung wurde wieder Ländersache, und somit von den zuständigen Behörden der einzelnen Länder geregelt. In der DDR wurde dieser Bereich zentral geregelt. 1951 kam es in Westdeutschland zu einem gemeinsamen Beschluss der Ständigen Konferenz der Kultusminister der Länder (KMK) zu einem Beschluss über „Prüfung und Genehmigung von Schulbüchern“. So sollten die Verfahren der einzelnen Bundesländer abgestimmt werden. Das Schulsystem unterlag ab 1949 wieder der Kulturhoheit der Länder. In den meisten Bundesländern wurde in den 1950er Jahren ein dreigliedriges Schulsystem gebildet, welches aus Volksschule, Mittelschule und Gymnasium bestand. (FEND 2006:183).

4.4 Die Zeit der Bildungsreformen ab 1973

Anfang der 1970er Jahren ergaben sich im Schulwesen einige Veränderungen. So wurden in einigen Bundesländern Gesamtschulen oder Integrierte Gesamtschulen eingeführt. In Berlin, Bremen uns Hessen erfolgte die Einführung einer Orientierungsstufe. Insgesamt herrschte zu diesem Zeitpunkt jedoch eine große Heterogenität im bundesdeutschen Schulsystem (RÖSNER 1999:108f.). Mit Beginn der Bildungsreform wurden 1972 jedoch von der KMK zentrale Kriterien für die Genehmigung von Schulbüchern festgelegt, an welchen sich die Bundesländer orientieren sollten. Insgesamt sind diese Kriterien jedoch als sehr vage zu bezeichnen, sodass letztendlich die Genehmigung für die Zulassung eines Schulbuches der jeweiligen Kultusbehörde des Landes unterliegt (GEMEIN o. J. :62). In der DDR existierte in diesem Zeitraum eine zehnklassige allgemeinbildende polytechnische Oberschule, die sich in eine Unterstufe, Mittelstufe und Oberstufe gliederte. Nach der 10. Klasse gab es die theoretische Möglichkeit eine Erweiterte Oberschule (EOS) zu besuchen und nach zwei weiteren Schuljahren das Abitur abzulegen. Da das Schulsystem zentral gelenkt wurde, gab es nur „das eine Schulmodell“. Die Schulbücher wurden fast alle vom Verlag Volk und Wissen gedruckt und vom Ministerium für Volksbildung kontrolliert (KNOPKE 2011:38f.).

4.5 Wiedervereinigung 1990

Nach der Wiedervereinigung im Jahr 1990 und der damit verbundenen Anerkennung des Grundgesetzes durch die ostdeutschen Bundesländer kam es zu einem grundlegenden Strukturwandel des Schulsystems Ostdeutschlands. Statt des dreigliedrigen Grundmodells wurden in Ostdeutschland in den meisten Bundesländern jedoch statt Haupt- und Realschulen sogenannte Mittelschulen, Regelschulen oder Sekundarschulen gebildet. Diese vereinten beide Bildungsabschlüsse (MELZER et al. 1996:8).

In Bezug auf die Schulbuchzulassung ergab sich insofern eine Neuerung, dass nun auch in Ostdeutschland die Schulbuchzulassung in die Hände der zuständigen Behörden der Bundesländer überging. Nach und nach wurden so die alten in der DDR verlegten und mit der damaligen Ideologie behafteten Schulbücher durch neue ersetzt (KNOPKE 2011:270f). Damit gab es in den 1990er Jahren 16 Bundesländer mit 16 unterschiedlichen Schulbuchzulassungsverfahren. Die Zuständigkeit lag in diesem Jahrzehnt beim Kultusministerium des jeweiligen Bundeslandes.

4.6 Pisa, Timms und Co. ab 2001

Mit der Jahrtausendwende und dem Beginn von internationalen Vergleichsstudien wie dem „Programme for International Student Assessment“ PISA ergaben sich in den folgenden Jahren einige Änderungen bezüglich der Zulassungsverfahren. Der derzeitige rechtliche Rahmen für die Schulbuchzulassungen ist durch Gesetze, Erlasse und Verordnungen geregelt.

Schleswig-Holstein, Berlin, Hamburg und das Saarland verzichten seit 2005 bzw. 2007 ganz auf ein Zulassungsverfahren. Im Sekretariat der ständigen Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland heißt es dazu vom Land Schleswig-Holstein: „Es gibt kein zentrales Zulassungsverfahren für Schulbücher und Lernmaterialien. Die Schulen treffen die Auswahl in eigener Zuständigkeit“ (SEKRETARIAT DER STÄNDIGEN KONFERENZ DER KULTUSMINISTER DER LÄNDER IN DER BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND 2014). Andere Bundesländer wie z. B. Hessen haben Rechtsvorschriften für die Zulassung von Schulbüchern und digitalen Lehrwerken erlassen (STÖBER 2010:14f.). Eine Besonderheit stellt Baden- Württemberg dar. Hier ist das Landesinstitut für die Prüfung der Schulbücher zuständig. 2007 wurde das Prüfungsverfahren dahingehend modifiziert, dass die Verlage selbst die Zulassungsvorrausetzungen prüfen und dies in einer Verpflichtungserklärung bestätigen (LANDESINSTITUT FÜR SCHULENTWICKLUNG BADEN-WÜRTTEMBERG O.J.). Entwicklung eines Analysekriterienkataloges 20

Teil II

5. Entwicklung eines Analysekriterienkataloges

Ein Ziel dieser Forschungsarbeit ist es herauszufinden, ob und in welcher Form sich Darstellungen in Physikschulbüchern im Zeitraum von 1918 bis heute verändert haben. Exemplarisch wurden hierzu zwei physikalische Sachverhalte aus dem Bereich Radioaktivität ausgewählt: Die Strahlungsarten und die Halbwertszeit. Das chronologische Vorgehen in dieser Arbeit wurde bereits im ersten Kapitel, der Einleitung, beschrieben. In diesem Kapitel soll es daher um den Aufbau und die Begründung des Analysekriterienkataloges gehen. Möglichkeiten, Schulbücher zu analysieren gibt es viele unterschiedliche. Diese können sowohl quantitativ als auch qualitativ aufgestellt sein. Bei dieser Schulbuchanalyse handelt es sich um eine historisch-dynamische Analyse, da es sich um einen zeitlichen Untersuchungsraum von fast 100 Jahren handelt, der epochenbezogen analysiert wird. Die rahmengebenden Untersuchungsobjekte, nämlich „Physikschulbücher“ ohne zusätzliche Lernmedien wie z. B DVD´s bleiben die gleichen. Zu Physikschulbüchern zählen Lehrbücher, Arbeitsbücher sowie Mischformen beider. Ausgenommen werden die Lehrerausgaben sowie reine physikalische Lexika. Um zu untersuchen, inwieweit sich die ausgewählten physikalischen Sachverhalte, die verschiedenen Strahlungsarten und die Halbwertszeit verändert haben, bedarf es im besten Fall eines Analysekriterienkataloges, dessen Gesamtkriterien über den ganzen historischen Zeitraum anwendbar sind. Dies birgt jedoch die Gefahr, dass man zu einem allgemeinen Schema greift, das sich z. B. mit der qualitativen Erfassung von Bildern, Diagrammen oder Überschriften auseinandersetzt. Ein rein epochenbezogener Kriterienkatalog, der so speziell ist, dass er nur für ein oder zwei Epochen anwendbar ist, ist auch nicht zielführend, da dann eine vergleichende Analyse aller Epochen, die im 6. Kapitel vorgestellt werden, nicht möglich ist. Daher gilt es, Kriterien zu finden, deren Großteil über alle Epochen sinnvoll verwendet werden kann. Auf Kriterien, die sich auf das Design, den Preis oder die Robustheit des Buches beziehen, wird verzichtet, da diese für die Fragestellung und Forschungsaufgabe nicht relevant sind. Im Folgenden werden die einzelnen Analysekriterien benannt und erläutert.

1. Über welche Darstellungsart werden die Strahlungsarten eingeführt?

Hier gibt es mehrere mögliche Varianten, wie die Einführung über eine historische Versuchsbeschreibung, die bloße Beschreibung mit einer Erwähnung der Wissenschaftler/innen, die Darstellung einer Abbildung oder als ein informierender Text.

2. Welche Methoden zum Nachweis ionisierender Strahlung werden genannt und welche beschrieben? Die Nachweismethoden sowie deren Technik haben sich im Laufe der letzten 100 Jahre geändert. Mit diesem Kriterium soll untersucht werden, ob und in welcher Form sie in Schulbüchern auftauchen.

3. Welche Bezeichnungen werden in Bezug auf Strahlungsarten genannt und erklärt? Im Laufe der Epochen hat es in der Forschung einen Wissenszuwachs gegeben. Mit diesem Kriterium soll untersucht werden, ob dies zu einem Wechsel in der Begriffsbezeichnung der Strahlungsarten geführt hat.

4. Wie werden die Zerfallsprozesse dargestellt? Zusätzlich zur bloßen Benennung von Zerfallsprozessen können diese beispielhaft in Form von Reaktionsgleichungen dargestellt werden. Auch können das Zerfallsgesetz oder Zerfallskurven als Exponentialfunktion dargestellt und erklärt werden. Mit diesem Kriterium soll hinterfragt werden, ob und ab wann dies in den Schulbüchern der Fall ist.

5. In welcher Form wird die Halbwertszeit dargestellt? Die Halbwertszeit hängt eng mit dem Zerfallsgesetz zusammen. Es gibt jedoch verschiedene Möglichkeiten, diese einzuführen oder auch zu erklären. Mit diesem Kriterium soll untersucht werden, ob bloß die Begriffe genannt werden oder ob eine mathematische Darstellung in Form eines Gesetzes mit oder ohne Herleitung erfolgt und ob Halbwertszeiten in Tabellen aufgeführt werden.

6. Was ist auf den Abbildungen zu sehen?

Abbildungen beinhalten Fotos, Zeichnungen sowie grafische Darstellung von mathematischen Funktionen. Dieses Analysekriterium soll Aufschluss darüber geben, ob Versuchsaufbauten, Gegenstände, Bauwerke, Wissenschaftler/innen, weitere Menschen, etc. abgebildet werden. Zusätzlich soll untersucht werden, ob es sich bei der Darstellungsform um Fotografien, Zeichnungen oder sonstige Grafiken handelt.

7 Wie umfangreich sind die Verweise und Hinweise in die Geschichte?

Neben der Möglichkeit über die Geschichte ein Themengebiet oder Aspekt einzuführen, gibt es auch die Variante, geschichtliche Exkurse einzuführen, z. B. über ein historisches Portrait eines/r Wissenschaftler/in. Kriterium 7 untersucht, ob dies passiert und welche/r Wissenschaftler/in vorgestellt wird. Aufgrund der besseren Lesbarkeit und Übersichtlichkeit wird für dieses Analysekriterium die Darstellung in einer Tabelle gewählt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

8. Welche Hinweise gibt es bezüglich der Gefahren durch ionisierende Strahlung?

Das Wissen über radioaktive Zerfallsprozesse und die ionisierende Strahlung hat im Untersuchungszeitraum zugenommen. Damit verbunden auch das Wissen über mögliche Gefahren. Mit diesem Kriterium soll untersucht werden, ob und wie Gefahrenhinweise dargestellt sind.

6. Analyse der ausgewählten Schulbücher

Aus jeder der beschriebenen Epoche wurden 10 bis 17 Schulbücher ausgewählt, die das Themengebiet Radioaktivität beinhalten. Das Such- und Auswahlkriterium beinhaltete Physikschulbücher der Sekundarstufe I und II, die zwischen 1918 und 2014 in Deutschland zugelassen bzw. erschienen sind. Bei der Beschaffung der Bücher war auffällig, dass epochenabhängig nicht alle Werke, von denen es erwartet, wurde auch wirklich das Themengebiet Radioaktivität beinhalteten. Aus diesem Grund ergeben sich Schwankungen in der Anzahl der analysierten Bücher pro Epoche.

6.1 Weimarer Republik ab 1918

Die ausgewählten Bücher dieser Epoche sind:

1. Kleiber & Nath (1918): Physik für die Oberstufe. Zum Gebrauch für die Oberklassen höherer Lehranstalten. 10. Auflage. Berlin München.
2. Sumpf & Wachsmuth & Koch (1918): Lehrbuch der Physik und Chemie B für Oberlyzeen. 2. Auflage. Hildesheim Leipzig.
3. Graetz, L. (1923): Die Physik. 2. verbesserte und vermehrte Auflage. Berlin Leipzig.
4. Hahn, K. (1924): Grundriss der Physik Teil II für die Oberstufe, Höhere Lehranstalten und für Fachschulen. 2. Auflage. Leipzig Berlin.
5. Donle, W. (1926): Lehrbuch der Experimentalphysik für höhere Lehranstalten. 12.Auflage. Leipzig und Berlin.
6. Hahn, K. (1926): Physikalisches Unterrichtswerk. Grundriss der Physik. Ausgabe für Knaben und Mädchenschule Realer Ausrichtung. 5. Auflage. Leipzig Berlin.
7. Freitag, H. (1926): Physik für die Oberstufe. III. Teil. 3. Auflage. Nürnberg.
8. Hahn, K. (1927): Grundriss der Physik. Ausgabe für Knaben und Mädchenschulen Realer Ausrichtung. II. Teil. Für die Oberstufe von Vollanstalten und Fachschulen. 5. Auflage. Leipzig Berlin.
9. class="gap"len. 12. Auflage. München Berlin.
10. Börner & Semiller (1928): Lehrbuch der Physik. I. Teil. Unterstufe der Physik. 1. Auflage Berlin.
11. Kleiber & Siepert (1928): Experimentalphysik und Chemie. Für die Oberstufe höherer Mädchenbildungsanstalten. 15. Auflage. Berlin München.
12. Freitag, H. (1929): Physik für die Oberstufe. III. Teil. 2. Auflage. Bamberg.
13. Sumpf & Hartenstein & Günther (1930): Grundriß der Physik. Ausgabe A für Gymnasien und Oberschulen. 17. Auflage. Hildesheim Leipzig.
14. Pohl & Schnippenkötter & Weyres (1932): Physik für höhere Lehranstalten. Oberstufe. Berlin Bonn.

Bei den ausgewählten Werken sind die Autoren Hugo Freitag und Karl Hahn mit jeweils 2 bzw. 3 Büchern vertreten. Dabei handelt es sich jedoch um verschiedene Ausgaben der Bücher hinsichtlich der Zielgruppe oder der Auflage. Betrachtet man die Schulbücher unter der Fragestellung des 1. Analysekriteriums, über welche Darstellungsart die Strahlungsarten eingeführt werden, so fällt auf, dass sie in der Abfolge der Seitenzahlen fast immer nach der Betrachtung der Röntgenstrahlen erwähnt werden. Die radioaktiven⁹ Strahlen oder auch Radiumstrahlen werden bei Kleiber & Nath (1918) über die historischen Versuche von Becquerel eingeführt, bei denen er gewisse Uranstoffe¹⁰ verwendete. Ebenso werden bei Sumpf et al. (1918) zuerst Becquerels Entdeckung der Becquerelstrahlen in Verbindung mit Uransalzen dargestellt und anschließend die Radiumstrahlen beschrieben. Auch Graetz (1923) beginnt seine Darstellung über Becquerel und seine photographische Platte in Verbindung mit Uransalzen, bevor er auf die einzelnen Strahlungsarten eingeht. Die in den Jahren 1924, 1926 und 1927 erschienen Werke von Hahn erwähnen weder Becquerel noch das Ehepaar Curie oder sonstige Wissenschaftler/innen. Hier geschieht die Einführung der Strahlungsarten als ein knapper informierender Text. In den Werken von 1924 und 1927 befindet sich neben dem Text eine Zeichnung vom Ablenkungsverhalten der einzelnen Strahlungsarten im Magnetfeld. Donle (1926) beschreibt zuerst die Entdeckungen Becquerels aus seinen Versuchen mit Uransalzen aus dem Jahre 1896, bevor er auf die unterschiedlichen Strahlen eingeht. Bei Freitag (1926) lässt sich folgende Passage finden: „Legt man ein uranhaltiges Mineral oder das Metall Uran auf eine in schwarzes Papier gehüllte photographische Platte, so zeigt, wie Becquerel 1896 entdeckte, die Platte nach dem Entwickeln eine Schwärzung“ (FREITAG 1926:481). Die einführende Darstellung von Kleiber (1927) benennt sehr kurz Becquerels Versuche mit Uranerz und Curies Arbeiten, bevor die einzelnen Strahlenarten beschrieben werden. Bei Börner & Semiller (1928) werden die geschichtlichen Arbeiten von Becquerel und den Curies mit einer Uranpechblende beschrieben sowie zwei Schüler/innenversuche, bevor die einzelnen Strahlen dargestellt werden. Die Darstellung von Kleiber & Siepert (1928) gleicht derer von Kleiber 1927. Bei Freitag (1929) werden Becquerel und die Curies zu Beginn in Verbindung mit uranhaltigem Material und dem Metall Uran erwähnt, die eigentliche Darstellung der Strahlenarten erfolgt jedoch über ihr Ablenkungsverhalten im Magnetfeld. Sumpf et al. (1930) beginnen ihre Darstellung mit folgendem Satz: „Ähnliche Wirkungen wie die Röntgenstrahlen haben die Becquerelstrahlen (Becquerel in Paris 1896), die von metallischen Uran und Uransalzen ausgehen und selbst durch schwarzes Papier hindurch auf die photographische Platte wirken“ (SUMPF et al. 1930:388). Pohl et al. (1932) beginnen ihre Darstellung mit einer umfassenden geschichtlichen Einführung und dem Versuch Becquerels mit Uranerzen und der photographischen Platte und gehen dann auf die Radiumstrahlen ein. Das 2. Analysekriterium lautet: Welche Methoden zum Nachweis ionisierender Strahlung werden genannt und welche beschrieben? Die erwähnten Nachweismethoden der ionisierenden Strahlung schwanken in Bezug auf ihre Anzahl und Genauigkeit der Beschreibung sehr stark. Während in den ersten beiden Werken von Kleiber & Nath (1918) und Sumpf et al. (1918) nur die photographische Platte erwähnt wird, tauchen 1923 bei Graetz zusätzlich bereits das Elektroskop und die Expansionskammer auf. Ebenso werden bei Freitag (1926) das Spinthariskop und das Elektrometer ausführlich als Nachweismethoden beschrieben. Wo hingegen bei Hahn (1924), (1926) und (1927) keinerlei Nachweismethoden benannt oder beschrieben werden. Kleiber (1927) beschreibt die photographische Platte und ein Elektroskop. Börner & Semiller (1928) beschreiben: „Nachdem durch das Magnetfeld eine Trennung der Strahlen möglich geworden war, fand man auch bald, dass jede der drei Strahlenarten die photographische Platte schwärzen, die Luft ionisieren, und Fluoreszenz hervorrufen kann“ ( BÖRNER & SEMILLER 1928: 234). Dabei handelt es sich jedoch um eine bloße Aufzählung der Auswirkungen der Strahlung und nicht um Beschreibungen von möglichen Nachweismöglichkeiten. Eine ähnliche Darstellung lässt sich bei Kleiber & Siepert (1928) finden. Freitag (1929) benennt wiederum die photographische Platte, das Spinthariskop und das Elektrometer, Sumpf et al. (1930) nur die photographische Platte. Erst im letzten Buch der Epoche von Pohl et al. (1932) werden mehrere Nachweismethoden ausgeführt und beschrieben. Neben der einführend erwähnten photographischen Platte werden das Elektrometer, die Ionisationskammer, die Nebelkammer und das Zählverfahren nach Geiger mit einer Spitzenkammer beschrieben. Schaut man, welche Bezeichnungen für die Strahlungsarten genannt und erklärt werden,¹¹ so fällt auf, dass die Bezeichnungen recht vielfältig sind. In der Epoche der Weimarer Republik wird bei Kleiber & Nath (1918) von Radiumstrahlen gesprochen, die in drei Strahlungsgattungen zerlegt werden können. Ähnlich verhält es sich im Schulbuch von Sumpf et al. (1918). Beide Werke beschreiben die Eigenschaften und Natur der Radiumstrahlen. Betrachtet man die einzelnen Strahlungsarten, so fällt auf, dass immer wieder die Bezeichnungen Kanalstrahlen, Anodenstrahlen und Kathodenstrahlen vorkommen. Bei Kleiber & Nath (1918) und Sumpf et al. (1918) werden die α − Strahlen den Anodenstrahlen und Kanalstrahlen gleichgesetzt. Ebenso die β − Strahlen, die als Kathodenstrahlen bezeichnet werden. Eine klarere Beschreibung lässt sich hingegen bei Graetz (1923) finden: „die Eigenschaften der verschiedenen radioaktiven Substanzen, die eben erwähnt wurden, sind im großen und ganzen einander ähnlich, so daß wir zunächst von den Eigenschaften des Radiums allein sprechen wollen“ (GRAETZ 1923:526). Erst in den späteren Werken ab Mitte der 1920er Jahre wie z. B. bei Hahn (1924) und Hahn (1927) wird von radioaktiven Strahlen gesprochen. Hahn (1926) erwähnt, dass die drei Strahlen, die von Radium ausgesandt werden, den Kanalstrahlen, Kathodenstrahlen und Röntgenstrahlen gleichen. Donle (1926) beschreibt die Becquerelstrahlen als drei verschiedene radioaktive Strahlungen, von denen die β − Strahlen „alle Eigenschaften der Kathodenstrahlen aufweisen“ (DONLE 1926:274f.). Freitag (1926) schreibt, dass die Radiumstrahlen aus drei verschiedenen Arten bestehen würden. Er betitelt die α − Strahlen und β − Strahlen als Korpuskularstrahlen, da diese durch Magnetfelder abgelenkt werden können. Kleiber (1927) bezeichnet die γ − Strahlen als harte Röntgenstrahlen. Eine sehr exakte Beschreibung lässt sich hierzu bei Börner & Semiller (1928) finden, die das Wesen der Strahlen radioaktiver Stoffe beschreiben, und den α − Strahlen das Verhalten der Kanalstrahlen, den β − Strahlen die Eigenschaften der Kathodenstrahlen und den γ − Strahlen die Eigenschaften der Röntgenstrahlen zuordnen. Ebensolche Zuordnungen lassen sich bei Kleiber & Siepert (1928) finden. Freitag (1929) bezeichnet in seinem Buch die radioaktive Strahlung auch als Becquerelstrahlung. Etwas ausführlicher äußern sich Sumpf et al. (1930), indem sie den α − Strahlen das Verhalten der Kanalstrahlen, den β − Strahlen die Eigenschaften der Kathodenstrahlen, und den γ − Strahlen die Eigenschaften der Röntgenstrahlen zuordnen. Eine Besonderheit lässt sich bei Pohl et al. (1932) finden, da hier zwar von der Radioaktivität gesprochen wird, im weiteren Verlauf jedoch nicht von radioaktiven Strahlen, sondern nur von Radiumstrahlen geschrieben wird. Die hier beschriebenen Strahlungsarten beruhen auf Kernzerfallsprozessen. Mit Hilfe des 4. Kriteriums sollt hinterfragt werden, wie die Zerfallsprosse dargestellt werden. In den beiden ältesten Werken von 1918 lassen sich keine Passagen finden, in denen explizit Zerfallsprozesse dargestellt werden. Auch Graetz (1923) beschreibt nicht die Zerfallsprozesse, sondern bezieht sich gleich auf die Halbwertszeit. Dies gilt auch für die Bücher von Hahn (1924), (1926) und (1927). Zwar werden hier radioaktive Körper beschrieben, die ein Gas ausstrahlen, jedoch wird kein Zerfallsprozess eines Körpers beschrieben. Bei Donle (1926) lässt sich das erste Mal der Begriff Zerfall finden. Donle schreibt dazu: „Es entsteht nach einiger Zeit Heliumgas, so daß man mit gewissem Recht vermutet, daß die radioaktiven Stoffe Substanzen sind, deren Moleküle in beständigem Zerfall begriffen sind“ (DONLE 1926: 274). Im gleichen Jahr schreibt Freitag, dass bei der radioaktiven Strahlung ein Zerfall der Atome stattfindet. Im Fließtext gibt er ein Beispiel: „Wenn sich bei dem radioaktiven Zerfall aus einem Radiumatom (Atomgewicht 226) ein Heliumatom (Atomgewicht 4) löst, so muß ein Restatom vom Atomgewicht 222 übrig bleiben“ (FREITAG 1926:489). Eine andere Darstellungsart lässt sich bei Kleiber (1927) finden. Dieser bezeichnet die Zerfallsprozesse als fortwährende Selbstzersetzung des Stoffes, bei dem neue Stoffe entstehen. Der α − Zerfall

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Fortwährende Selbstzersetzung eines Stoffes Quelle: Kleiber 1927:441

wird von ihm als Abschleudern eines Heliumkerns beschrieben (Kleiber 1927:441). Kleiber & Siepert (1928) gehen nicht auf Zerfallsprozesse ein, ebenso wenig wie Börner & Semiller (1928). Die Darstellung von Freitag im Werk von 1929 deckt sich mit der von Freitag aus dem Jahr 1926. In dem Physikbuch von Sumpf et al. (1930) wird der Zerfallsprozess als freiwilliger Zerfall der radioaktiven Körper beschrieben. Das einzige Buch, das Zerfallsprozesse als Zerfallsreihen darstellt, ist das jüngste der Epoche von Pohl et al. (1932). Hier werden die Zerfallsreihen von Radium und Thorium grafisch dargestellt. Zusätzlich werden das Atomgewicht der Isotope¹², die Ordnungszahl sowie die Halbwertszeiten angegeben. Neben den verschiedenen Strahlungsarten soll auch untersucht werden, ob und in welcher Form die Halbwertszeit dargestellt wird. Die Halbwertszeit wird in 8 der 14 Schulbücher beschrieben. Graetz (1923) führt die Halbwertszeit über die Erklärung der Emanation¹³ ein. Nach seinen Ausführungen gehen von den radioaktiven Stoffen wie z. B. Radium oder Thorium gasförmige Körper aus, welche selbst radioaktiv sind. Diese gasförmigen Körper nennt man Radium bzw. Thoriumemanation. Graetz führt dazu Folgendes aus: „In einer ganz bestimmten Zeit nimmt die Aktivität einer Emanation um die Hälfte ihres Betrages ab. Zum Beispiel vermindert sich die Aktivität der Radiumemanation in 3,85 Tagen auf die Hälfte. [ ...] Man nennt diese für die Emanation bestimmten Zeiten ihre Halbwertszeiten oder Abklingkonstanten“ (GRAETZ 1923:531f.). Ebenfalls lassen sich bei Hahn (1924) und Hahn (1927) kurze Definitionen der Halbwertszeit sowie eine tabellarische Darstellung finden. Bei Donle (1926) und Börner & Semiller (1928) gibt es Hinweise darauf, dass die Lebensdauer radioaktiver Elemente nicht unbegrenzt ist. Die Halbwertszeit an sich wird jedoch nicht erläutert. Etwas anders geht Freitag (1926) vor. Er erwähnt zuerst die Zerfallsreihen von unterschiedlichen Stoffen, um dann anschließend die Halbwertszeit zu definieren. So lässt sich bei Freitag folgende Passage finden: „Die Zeitdauer, innerhalb deren die Stärke der radioaktiven Strahlung eines Stoffes auf die Hälfte herabsinkt, heißt die Halbwertzeit des radioaktiven Stoffes“ (FREITAG 1926:491). Sumpf et al. (1930) definieren die Halbwertszeit eines radioaktiven Stoffes „als die Zeit, nach welcher nur noch die Hälfte desselben vorhanden ist“ (SUMPF et al. 1930:391). Zusätzlich geben sie Beispiele für verschiedene Uranisotope und Radiumisotope an. Pohl et al. (1932) führen ähnlich wie Graetz die Halbwertszeit über die Emanation ein. Zusätzlich beschreiben sie einen Versuch, mit Hilfe dessen über die die Abgabe von Alphastrahlen die Halbwertszeit von Thorium-Hydroxyd bestimmt wird. Es lassen sich in keinem der Schulbücher mathematische Ansätze bezüglich einer Herleitung oder Formeldarstellung finden. Das 6. Analysekriterium untersucht, was auf den Abbildungen zu sehen ist. Bei Kleiber & Nath (1918), Sumpf et al. (1918) sowie Kleiber & Siebert (1928) lassen sich im untersuchten Kapitel keine Abbildungen finden. Anders sieht dies bei Graetz (1923) aus, der einführend Fotografien von Pierre und Marie Curie sowie Ernest Rutherford abbildet. Im weiteren Verlauf werden Fotografien von Bahnen der α − Teilchen und β − Teilchen gezeigt. Hahn (1924) bildet einführend neben der Beschreibung der unterschiedlichen Strahlungsarten eine gezeichnete Figur ab, aus welcher das Ablenkungsverhalten der Strahlen zu entnehmen ist. Eine sehr ähnliche Zeichnung zum Ablenkungsverhalten der Strahlen lässt sich bei Donle (1926) finden. Das Schulbuch von Hahn (1926) beinhaltet im untersuchten Kapitel keinerlei Abbildungen. In den Physikbüchern von Freitag von (1926) und (1929) sind 3 Versuchsaufbauten als Zeichnungen dargestellt, Fotografien sind jedoch nicht vorhanden. Hahn (1927) zeigt die gleiche Zeichnung wie in seinem Buch von 1924. Bei Kleiber (1927) existieren mehrere Zeichnungen, die das Ablenkungsverhalten der unterschiedlichen Strahlen zeigen sowie Versuchsaufbauten abbilden. Bei Börner & Semiller (1928) sowie Sumpf et al. (1930) ist wiederum eine Zeichnung zum Ablenkungsverhalten der Strahlen vorhanden. Kleiber & Siepert (1928) beinhalten keine Abbildungen. Im Werk von Pohl et al. (1932) gibt es 4 Fotografien. Zum einen ein Portrait von Marie Curie, zum anderen 3 Fotos von Alphateilchenbahnen. Zudem 13 Zeichnungen mit unterschiedlichen Darstellungen von Versuchen und Versuchszubehör.

Einen Überblick zur 7. Fragestellung wie umfangreich die Verweise und Hinweise in die Geschichte sind bietet nachfolgende Tabelle. Die Codierung ist der Legende zu entnehmen.

Legende

Der/die Wissenschaftler/in wird nicht erwähnt: -

Der/die Wissenschaftler/in wird zwar namentlich erwähnt, jedoch nicht weitergehend beschrieben oder fotografisch dargestellt: +

Der/die Wissenschaftler/in wird erwähnt, Leben und Arbeit beschrieben und/oder fotografisch dargestellt: ++

Tabelle 1: Darstellung der historischen Erwähnung von Wissenschaftler/innen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eigene Darstellung

Das 8. Kriterium beschäftigt sich mit der Fragestellung, welche Hinweise es bezüglich der Gefahren durch ionisierende Strahlung gibt. Im ersten Buch der Epoche von Kleiber & Nath (1918) sind keine Hinweise auf Gefahren durch ionisierende Strahlung vorhanden.

Auch Graetz (1923) weist nicht auf Gefahren durch Strahlung radioaktiver Körper hin. Ebenso wenig lassen sich bei Hahn (1924) und (1927), Freitag (1926) und (1929) mögliche Gefahren durch radioaktive Substanzen finden. Keine Hinweise auf gesundheitliche Gefahren lassen sich bei Kleiber (1927), Börner & Semiller (1928) sowie bei Kleiber & Siepert (1928) finden. Auch Pohl et al. (1932) äußern sich nicht zum Gefahrenpotenzial. Sumpf et al. (1918) berichten hingegen davon, dass Radium, das auf die menschliche Haut gelegt wird, schwere Rötungen und sogar Geschwüre hervorruft. Im nächsten Satz erwähnen sie jedoch: „Diese Eigenschaft der Radiumstrahlen, daß sie die lebende Zelle beeinflussen, hat ihre Verwendung in der Heilkunde bei der Krebsbehandlung“ (SUMPF et al.1918:138). Donle (1926) weist auf die Schädigungen der Haut hin, welche durch Strahlungen hervorgerufen werden können, im gleichen Zuge betont er jedoch die Heilwirkung von radioaktiven Stoffen, die in Thermalquellen von Kurorten eingesetzt werden. Bei Hahn (1926) lassen sich keine Gefahrenhinweise entdecken, jedoch eine Passage, in der die heilende Wirkung herausgestellt wird. „Die Strahlen haben die Eigenschaft, die Luft elektrisch leitend zu machen, wenn sie von ihr absorbiert werden. Es hat sich gezeigt, dass sie auf erkrankte Gewebe unter Umständen große Heilwirkung ausüben“ (HAHN 1926:182). Eine interessante Aussage findet man bei Sumpf et al. (1930): „Wie die Röntgenstrahlen erzeugen die Radiumstrahlen schwer heilbare Zerstörungen der Haut und des Bindegewebes; jedoch werden sie wie jene auch zur Heilung von Hautkrankheiten verwendet“ (SUMPF et al. 1930: 391).

6.1.1 Zusammenfassung der Analyseergebnisse

1. Kriterium: Die Strahlungsarten werden in der ersten analysierten Epoche fast immer nach der Erwähnung der Röntgenstrahlung beschrieben. Dies erfolgt über eine Darstellung von Becquerels Versuchen mit der photographischen Platte in Verbindung mit Uransalzen, Uranerzen, gewissen Uranstoffen, uranhaltigem Material oder dem Metall Uran. In drei Fällen wird werden die geschichtlichen Bezüge zu Becquerel und den Curies nicht erwähnt, sondern gleich die Strahlenarten über ihr unterschiedliches Verhalten im Magnetfeld dargestellt.
2. Kriterium: Im Laufe der Epoche kann man einen Zuwachs an Nachweismethoden erkennen. In den älteren Werken wird die photographische Platte und gelegentlich das Elektroskop und das Spinthariskop aufgeführt. Im letzten Buch der Epoche von 1932 werden erstmals Nebelkammer, Ionisationskammer und der Geiger-Müller-Zähler erwähnt. Insgesamt haben die Nachweismöglichkeiten in der Epoche der Weimarer Republik noch keinen hohen Stellenwert.
3. Kriterium: Eine in dieser Zeit für ionisierende Strahlung häufig verwendete Bezeichnung ist Radiumstrahlung. In einigen Schulbüchern wird auch die Bezeichnung Becquerelstrahlung verwendet. Hiermit sind jedoch nicht nur emittierte Strahlen des Elementes Radium gemeint, sondern die ionisierenden Strahlen aller bekannten radioaktiven Körper. Bei fast alles Autoren werden die α − Strahlen als Kanalstrahlen bezeichnet, gelegentlich auch als Anodenstrahlen, die β − Strahlen werden mit den Kathodenstrahlen gleichgesetzt und γ − Strahlen als harte Röntgenstrahlen beschrieben. Auch werden die Begrifflichkeiten in dieser Epoche häufig nicht sauber benutzt. Statt ionisierende Strahlung zu schreiben, werden im wechselnden Gebrauch Radiumstrahlung und radioaktive Strahlung verwendet.
4. Kriterium: In den älteren Büchern der Weimarer Republik bis 1925 werden keine Zerfallsprozesse oder Kernreaktionsgleichungen beschrieben. Erst bei Donle (1926) werden Zerfallsprozesse aufgegriffen. Der α − Zerfall wird darin als ein Abschleudern eines Heliumkerns beschrieben. Die Darstellung von Zerfallsreihen ist in 13 von 14 analysierten Werken nicht vorhanden. Erst das jüngste Buch der Epoche von Pohl et al. (1932) stellt die Zerfallsreihen von Radium und Thorium grafisch dar. Eine mathematische Darstellung in Form einer Formel oder einer Funktion ist in keinem der Schulbücher zu finden.
5. Kriterium: Ähnlich wie bei den Zerfallsprozessen ist auch hier auffällig, dass die Halbwertszeit nicht in allen Büchern thematisiert wird. In nur 8 der 14 ausgewählten Bücher wird sie beschrieben. Zwei Autoren führen die Halbwertszeit über eine Erklärung der Emanation ein, die anderen stellen kurze Definitionen dar. 2 Bücher stellen Beispiele für Halbwertszeiten einiger Elemente in einer Tabelle dar. Ähnlich wie bei der Darstellung der Zerfallsprozesse ist hier zu merken, dass erst die jüngeren Schulbücher der Epoche nach 1924 sich mit der Halbwertszeit auseinandersetzen.
6. Kriterium: In den frühen Werken von 1918 werden keine Abbildungen gezeigt. Erst ab 1923 lassen sich sowohl Fotografien von Wissenschaftler/innen als auch Zeichnungen der Darstellung des Ablenkverhaltens der unterschiedlichen Strahlen im Magnetfeld finden. Im jüngsten Buch von 1932 werden auch Aufnahmen von Nebelspurbahnen, hervorgerufen durch Alphateilchen, gezeigt. Insgesamt überwiegen in dieser Epoche die Zeichnungen im Vergleich zu den Fotografien.
7. Kriterium: Bei der historischen Erwähnung von Wissenschaftler/innen lässt sich kein eindeutiges Ergebnis ablesen. So wird Henri Becquerel in 10 der 14 Schulbücher erwähnt. Ein Portrait von ihm oder eine umfassende Darstellung seines Lebens und Arbeitens fehlt jedoch in allen Büchern. Marie Curie wird ebenfalls 10-mal erwähnt, wobei sie davon einmal portraitiert wird. Ihr Mann Pierre Curie schafft es, auf 9 Erwähnungen zu kommen, inklusive eines Portraits. Sir Ernest Rutherford wird in 7 Fällen erwähnt, einmal davon in einem Portrait. Weitere Wissenschaftler/innen, dies sind u. a. Bragg Geiger, Goddy, Lau, Ramsay und Wilson, werden mit Namen und häufig einem Versuchsergebnis benannt, aber nicht weiter beschrieben. Insgesamt, mit Ausnahme des Schulbuches von Graetz (1923), finden die Wissenschafter/innen nur sehr beiläufige Erwähnungen.
8. Kriterium: In der Zeit der Weimarer Republik wird nur in 3 der 14 untersuchten Werke dieser Epoche auf Gefahren hingewiesen, bzw. werden diese beschrieben. In den betreffenden 3 Schulbüchern werden Schädigungen der Haut und des Gewebes genannt. Im Gegenzug wird jedoch auch immer wieder die heilende Wirkung der Strahlen bei einer medizinischen Anwendung hervorgehoben. In einem Buch werden sogar nur die positiven Eigenschaften der Strahlen beschrieben, während die Gefahren keine Erwähnung finden.

6.2 Nationalsozialismus 1933-1945

Die ausgewählten Schulbücher dieser Epoche sind:

1. Rosenberg & Hauschulz (1934): Lehrbuch der Physik für höhere Schulen. Einheitsausgabe Unterstufe. 15. Auflage. Leipzig.
2. Hahn & Henkel (1935): Lehrbuch der Physik. Unterstufe A. 5. Auflage. Leipzig Berlin.
3. Kleiber & Nath (1936): Physik für die Oberstufe. München Berlin.
4. Rosenberg & Hauschulz (1938): Lehrbuch der Physik für höhere Schulen. Einheitsausgabe Oberstufe. 14. Auflage. Berlin.
5. Günther, E. (1940a): Grundriß der Physik. Band 2a. für die Klassen 6 bis 8 der höheren Schulen für Jungen. 2. Auflage. Hildesheim Leipzig.
6. Günter, E. (1940b): Grundriß der Physik Band 2b für die Klassen 6 bis 8 d. höheren Schulen für Mädchen. Hildesheim Leipzig.
7. Grimsehl, E. (1941): Lehrbuch der Physik für höhere Schulen. Band 2a. Leipzig Berlin.
8. Fock & Weber (1942): Lehrbuch der Physik für Oberschule und Gymnasium. Band 2a.
2. Auflage. Frankfurt.
9. Weyres & Berlage (1943): Physik für höhere Lehranstalten. Teil II Ausgabe A für Jungenschule. 4. Auflage. Bonn Berlin.
10. Weizel, W. (1944): Einführung in die Physik. Dritter Band. Optik- Atomphysik- Wärme. Leipzig.

Zu allererst stellt sich die Frage, über welche Darstellungsart die Strahlungsarten eingeführt werden. Bei Rosenberg & Hauschulz (1934) wird nach der Einführung der Röntgenstrahlen kurz erwähnt, dass es kurze Zeit später noch zu der Entdeckung weiterer Strahlen durch den französischen Physiker Becquerel kam. Ohne Nennung eines/r Wissenschaftler(s)in führen Hahn & Henkel (1935) die Strahlungsarten ein. Dazu heißt es: „Strahlen, die den Kathodenstrahlen und den Röntgenstrahlen ähnlich sind, hat man auch in der Natur gefunden. Sie werden von einer Anzahl von Stoffen ausgesendet, die man radioaktiv nennt“ (HAHN & HENKEL 1935:175). Kleiber & Nath (1936) führen das Kapitel Atomzerfall mit folgender Überschrift ein: 1. Becquerel entdeckte 1896 radioaktive Stoffe. Nach der Beschreibung der photographischen Platte und dem Uranpecherz werden die unterschiedlichen Strahlungsarten beschrieben. Eine ähnliche Darstellung lässt sich bei Rosenberg & Hauschulz (1938) finden. Auch diese Autoren erwähnen zuerst Becquerel, die photographische Platte und Verbindungen des Urans, dann das Forscherehepaar Curie, um anschließend die Eigenschaften der entdeckten Strahlen zu beschreiben. Günter (1940a), und Günter (1940b) erwähnen ebenfalls zuerst die Entdeckungen Becquerels im Zusammenhang mit metallischem Uran, Uransalzen und der photographischen Platte sowie die Entdeckungen des Ehepaares Curie, bevor sie die unterschiedlichen Strahlungsarten beschreiben. Mit der Überschrift Radioaktive Strahlung beginnt das Kapitel bei Grimsehl (1941). Auch in diesem Buch wird zuerst die Entdeckung der unsichtbaren Strahlen, die von Uranerzen ausgehen, durch Bequerel beschrieben. Anschließend werden die Entdeckungen der Curies erwähnt, bevor die Eigenschaften der radioaktiven Strahlung beschrieben werden (GRIMSEHL 1941:202f.). Fock & Weber (1942) leiten das Kapitel Radioaktivität über eine geschichtliche Einführung der Entdeckungen Becquerels und des Ehepaares Curie ein. Anschließend werden in Anlehnung an diese Wissenschaftler/innen zwei Versuche beschrieben, in denn die radioaktiven Strahlen erwähnt werden. Die einführende Darstellung von Weyres & Berlage (1943) ähnelt derer von Rosenberg & Hauschulz (1938). Weizel (1944) beginnt seine Einführung mit folgendem Satz: „Schon seit einiger Zeit weiß man, daß die schwersten Elemente (Uran, Thorium, Radium) Strahlen aussenden, die die Luft ionisieren und die photographische Platte schwärzen und die aus den Atomkernen kommt“¹⁴ (WEIZEl 1944:110). Bei diesem informierenden Satz findet eine geschichtliche Erwähnung Becquerels nur als Fußnote statt. Die Analyse der dargestellten Nachweismethoden in der Epoche des Nationalsozialismus ergibt folgendes Bild. Rosenberg & Hauschulz (1934) stellen mit wenigen Worten die photographische Platte dar. Bei Hahn & Henkel (1935) kommt es zu keinerlei Erwähnung von Nachweismethoden. Kleiber & Nath (1936) erwähnen kurz die photographische Platte und die Geigersche Spitzenkammer, ohne diese jedoch weiter zu beschreiben. Rosenberg & Hauschulz (1938) führen die photographische Platte an, das Elektroskop sowie eine Sidotblende, mit Hilfe derer es zum Aufblitzen einzelner Lichtpunkte (Szintillieren) kommt. Günther (1940a) beschreibt in seinem Schulbuch die photographische Platte, das Elektroskop, die Szintillation und eine Nebelkammer in Anlehnung an das Nebelspurverfahren von Wilson. Eine identische Darstellung lässt sich bei keinerlei Erwähnung von Nachweismethoden. Kleiber & Nath (1936) erwähnen kurz die photographische Platte und die Geigersche Spitzenkammer, ohne diese jedoch weiter zu beschreiben. Rosenberg & Hauschulz (1938) führen die photographische Platte an, das Elektroskop sowie eine Sidotblende, mit Hilfe derer es zum Aufblitzen einzelner Lichtpunkte (Szintillieren) kommt. Günther (1940a) beschreibt in seinem Schulbuch die photographische Platte, das Elektroskop, die Szintillation und eine Nebelkammer in Anlehnung an das Nebelspurverfahren von Wilson. Eine identische Darstellung lässt sich bei Günther (1940b) finden. Bei Grimsehl (1941) lassen sich wieder die photographische Platte und die Nebelkammer von Wilson finden. Zusätzlich beschreibt Grimsehl einen Versuch zum Nachweis der Natur derα − Strahlen . Dieser wurde mit Hilfe der Radiumemanation und zwei ineinander befindlichen Glasrohren durchgeführt. Ziel war es, ein Linienspektrum zu erhalten. Grimsehl schrieb dazu: „Mehrere Tage nach dem Eindringen der Radiumemanation in das Glasröhrchen A zeigten sich im Spektrum deutlich die Linien von Helium“ (GRIMSEHL 1941:203). Eine Darstellung der Versuchsrohre ist in Abbildung 5 auf Seite 35 zu sehen. Bei Fock & Weber (1942) wird die photographische Platte erwähnt sowie das Szintillieren mit Hilfe eines Zinksulfidschirms. Weyres & Berlage (1943) beschreiben neben der photographischen Platte, auch das doppelte Rohr als Nachweismethode. „In einem Glasrohr, dessen Wand eben nur für Alphastrahlen durchlässig ist, befindet sich eine bestimmte Menge Radiumsalz [ ] Das Spektrum war das Heliumspektrum. So war der Nachweis erbracht, daß aus Alphastrahlen Helium entsteht“ (WEYRES & BERLAGE 1943:213). Ebenfalls werden in diesem Schulbuch das Spinthariskop, die Geigersche Spitzkammer, die Wilsonkammer, eine Funkenstrecke, das Elektrometer und die Entladung von Kondensatorplatten in Verbindung mit einem Elektroskop aufgeführt und beschrieben. Weizel (1944) führt die photographische Platte und die Nebelkammer nach Wilson auf. Welche Bezeichnungen in Bezug auf Strahlungsarten genannt und erklärt werden, soll mit Hilfe des 3. Kriteriums analysiert werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5 Nachweisversuch zur Alpha- Strahlung
Grimsehl 1941:203

Rosenberg & Hauschulz (1934) sprechen ganz allgemein von Strahlen und Strahlungsfähigkeit, ohne diese weiter zu unterscheiden. Hahn und Henkel (1935) beschreiben, dass Radium Strahlen aussendet, die den Kathodenstrahlen sehr ähnlich seien, sowie Strahlen, welche den Röntgenstrahlen gleichen würden. Kleiber & Nath (1936) betiteln die γ − Strahlen als Röntgenstrahlen mit großer Reichweite. Rosenberg & Hauschulz (1938) beschreiben die α − Strahlen als eine Trägerstrahlung mit einer positiven Ladung, die β − Strahlung als eine Elektronenstrahlung und die γ − Strahlung als eine Wellenstrahlung. Bei Günther (1940a) lassen sich folgende Darstellungen finden. „ α − Strahlen : Diese verhalten sich wie Kanalstrahlen, also wie positive Ionen. β − Strahlen : Diese besitzen die Eigenschaften der Kathodenstrahlen. γ − Strahlen : Sie haben die Eigenschaften der Röntgenstrahlen“ (GÜNTHER 1940a:194). Bei Günther (1940b) wird über die α − Strahlen ausgesagt, dass sie sich wie positive Ionen verhalten. Die restliche Darstellung ist mit der von Günther (1940a) identisch. Bei Grimsehl (1941) wird die Radioaktivität als ein Gemisch von drei verschiedenen Strahlenarten beschrieben (GRIMSEHL 1941:204). Die α − Strahlen werden in diesem Physikbuch mit der Kanalstrahlung gleichgesetzt, β − Strahlen mit den Kathodenstrahlen und γ − Strahlen mit Röntgenstrahlen. Im Schulbuch von Fock & Weber (1942) werden α − Strahlen als raschfliegende Heliumionen beschrieben, β − Strahlen als schnelle Elektronenstrahlen und γ − Strahlen als sehr harte Röntgenstrahlen. Bei Weyres &

Berlage (1943) lässt sich die Bezeichnung Radiumstrahlen finden. Demnach sendet Radium dauernd drei Strahlenarten aus, die sich durch ihre Reichweite und ihr Ablenkungsverhalten im Magnetfeld unterscheiden. Die bei Weizel (1944) zu findenden Darstellungen ähneln denen von Fock & Weber (1942). Als Nächstes wird hinterfragt, wie die Zerfallsprozesse dargestellt werden. Rosenberg & Hauschulz (1934), Hahn & Henkel (1935) sowie Weyres & Berlage (1943) behandeln die Zerfallsprozesse nicht explizit. Bei Kleiber & Nath (1936) wird die gleiche Darstellung eines Uranszerfalls verwendet, wie in Abbildung 4 auf Seite 27 dargestellt. Dabei wird die Radioaktivität als der Ausdruck der Atomzersetzung betitelt. Bei Rosenberg & Hauschulz (1938) werden die Zerfallsprozesse in Form einer Tabelle mit Uran I als Anfangsglied und Radium A, B …etc. als Mittelglieder aufgelistet. Zusätzlich werden hier noch das Atomgewicht, die Art des Zerfalls und die Halbwertszeit dargestellt. Günther (1940a) beschreibt im Fließtext, dass die Atome von radioaktiven Körpern sich in ständigen freiwilligen Zerfallsprozessen befinden. Ebenso lässt sich eine Darstellungsform im Fließtext bei Günther (1940b) erkennen, die zum zeitlichen Verlauf des Zerfalls und damit in die Halbwertszeit überleitet. Grimsehl (1941) beschreibt die Zerfallsprozesse als Atomumwandlung. Es lässt sich folgende Passage finden:

Abbildung 6: Zerfallsprozess von Uran und Folgeprodukten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

„Atomumwandlung. Radium hat das Atomgewicht 226; während es strahlt, entsteht das Gas

Radiumemanation (Radon) mit dem Atomgewicht 222 [ ] . In diesem Zerfall der

Elemente beruht die Quelle für die Energie der Strahlung“ (GRIMSEHL 1941:205). In vergleichbarer Darstellung werden die Zerfallsprozesse bei Fock & Weber (1942) beschrieben. Weizel (1944) beschreibt den radioaktiven Zerfall anhand von Uran und dessen Folgeprodukten. Dazu schreibt er: „Gewöhnlich ist der entstandene Atomkern selbst radioaktiv und der Zerfall geht weiter. Auf diese Weise entstehen ganze Familien radioaktiver Elemente“ (WEIZEL 1944:111). Der Uranzerfall wird als Beispiel in einer Matrix dargestellt. Siehe dazu Abbildung 6 auf dieser Seite.

Im Anschluss an die Zerfallsprozesse wird betrachtet, in welcher Form die Halbwertszeit dargestellt wird. Rosenberg & Hauschulz (1934) betrachten diese nicht, ebenso wenig wie Hahn & Henkel (1935) und Weyres & Berlage (1943). Kleiber & Nath (1936) erwähnen die Halbwertszeit mit einem Satz: „Halbwertzeit ist die Zeit, in der die Abstrahlung auf die Hälfte sinkt“ (KLEIBER & NATH 1936:239). Im Zusammenhang mit den zuvor beschriebenen Zerfallsprozessen nennen Rosenberg & Hauschulz (1938) die Halbwertszeit als eine „für das Abklingen eines radioaktiven Stoffes charakteristische Größe“ (ROSENBERG & HAUSCHULZ 1938:300). In wenigen Sätzen beschrieben Günther (1940a) und Günther (1940b) die Halbwertszeit. Grimsehl (1941) beschreibt die Halbwertszeit ebenfalls im Fließtext folgendermaßen: „Diese sog. Halbwertszeit, die also die Zeit angibt, in der die Energie auf die Hälfte abnimmt, beträgt beim Radium 1580 Jahre“ (GRIMSEHL 1941:205). In Buch von Fock & Weber (1942) lässt sich eine Beschreibung vorfinden, die sich mit der von Rosenberg & Hauschulz (1938) im Wesentlichen deckt. Im Anschluss an die Zerfallsprozesse beschreibt Weizel (1944) kurz die Zeit T, die als Halbwertszeit benannt wird. Das 6. Analysekriterium untersucht, was auf den Abbildungen zu sehen ist. Im Schulbuch von Rosenberg & Hauschulz (1934) werden 3 Zeichnungen von Versuchsgeräten gezeigt sowie das Röntgenbild einer Hand. Hahn & Henkel (1936) bilden das Foto einer geröntgten Hand ab, jedoch ohne die Abbildung weiter im Text zu beschreiben. Bei Kleiber & Nath (1938) lassen sich drei Zeichnungen finden, die Nachweismethoden für die ionisierende Strahlung darstellen. Ähnlich wie bei Rosenberg & Hauschulz (1938), bei denen sich vier Zeichnungen finden lassen, die Versuchsapparaturen zeigen. Günther (1940a) bildet eine Zeichnung ab, sowie ein Foto von einer Nebelspur, ebenso bei Günther (1940b). Bei Grimsehl (1941) sind 2 Zeichnungen von Versuchsaufbauten zu sehen und 2 Fotos, die α − Strahlbahnen und β − Strahlbahnen abbilden. Fock & Weber (1942) bilden eine Zeichnung ab, sowie 3 Fotos von Nebelkammern. Insgesamt 10 Zeichnungen von Versuchsapparaturen und Nachweismethoden und 4 Fotografien vonα − Strahlbahnen werden bei Weyres & Berlage (1943) gezeigt. Neben der in Abbildung

6 auf Seite 37 beschriebenen Matrix lassen sich bei Weizel (1944) 2 Nebelspuraufnahmen finden.

Analyse der ausgewählten Schulbücher 39

Um zu erfassen, wie umfangreich die Verweise und Hinweise in die Geschichte sind, werden die Schulbücher mit Hilfe des 7. Kriteriums untersucht.

Legende

Der/die Wissenschaftler/in wird nicht erwähnt: -

Der/die Wissenschaftler/in wird zwar namentlich erwähnt, jedoch nicht weitergehend beschrieben oder fotografisch dargestellt: +

Der/die Wissenschaftler/in wird erwähnt, Leben und Arbeit beschrieben und/oder fotografisch dargestellt: ++

Tabelle 2:Darstellung der historischen Erwähnung von Wissenschaftler/innen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eigene Darstellung

Das 8. Kriterium beschäftigt sich mit der Fragestellung, welche Hinweise es bezüglich der Gefahren durch ionisierende Strahlung gibt. Dazu beschreiben Rosenberg & Hauschulz (1934) zwar die heilende Wirkung der radioaktiven Stoffe, nicht jedoch deren mögliches Gefahrenpotential. Ebenso äußern sich Hahn & Henkel (1935), welche die heilende Wirkung betonen. Kleiber & Nath (1936) weisen nicht auf Gefahren durch ionisierende Strahlung hin, auch bei Weyres & Berlage (1943) und Weizel (1944) sind keine Hinweise zu finden. Rosenberg & Hauschulz (1938) beschreiben die Physiologische Wirkung. Die Strahlung radioaktiver Stoffe zerstört - ähnlich wie die Röntgenstrahlen - die Haut und erzeugt schwer heilende Geschwüre“ (ROSENBERG & HAUSCHULZ 1938:298). Günther (1940a) und (1940b) weisen sowohl auf die Gefährlichkeit der Strahlung als auch auf ihre positiven Wirkungen bei der Heilung von Hautkrankheiten hin. Grimsehl (1941) stellt die positiven und negativen Auswirkungen der Strahlung in einem gesonderten Abschnitt dar. So heißt es: „Biologische Wirkungen der radioaktiven Substanzen. Hält man ein stark radioaktives Präparat eine Weile zwischen den Fingern, so treten unter Blasenbildung Zerstörungen und Verbrennungen der Gewebe auf. [ ] Die Radiumemanation wird in Form von Trink-und Badekuren verwendet“ (GRIMSEHL 1941:206). Im Schulbuch von Fock & Weber (1942) wird das Radium als einer der gefährlichsten aller Grundstoffe bezeichnet, der Kopfschmerzen und schmerzhafte Geschwüre hervorrufen kann. Auf der anderen Seite werden auch die Heilzwecke durch Trink-und Badekuren benannt.

6.2.1 Zusammenfassung der Analyseergebnisse

1. Kriterium: In der Epoche des Nationalsozialismus werden die ionisierenden Strahlen fast immer in Verbindung mit Becquerel der photographischen Platte, dem Uranpecherz, Verbindungen des Urans, Uransalzen oder metallischem Uran eingeführt. Die Arbeiten des Forscherehepaares Curie werden im Vergleich zu Becquerel nicht immer erwähnt. Lediglich 2 der 10 Schulbücher führen die Strahlungsarten ohne Nennung eines/einer Wissenschaftler(s)/in ein. In einem Schulbuch werden die Schüler/innen mit 2 Versuchsvorschlägen angeleitet, sich mit den Strahlen auseinanderzusetzen.
2. Kriterium: In 9 der 10 untersuchten Schulbücher werden Nachweismethoden dargestellt. Wobei die photographische Platte in jedem der 9 Bücher vertreten ist. Ebenfalls häufig beschrieben wird die Wilsonsche Nebelkammer. In einigen Schulbüchern sind das Elektroskop bzw. Elektrometer, die Geigersche Spitzenkammer und die Szintillation an einer Zinksulfidplatte aufgeführt. In 2 Büchern wird ein Versuch geschildert, bei dem mit zwei Glasrohren und Radiumsalz das Heliumspektrum ersichtlich wird. Eine genaue Bezeichnung für diese Nachweismethode lässt sich nicht finden. Sie soll jedoch auf Rutherford zurückzuführen sein. Ebenfalls gelegentliche Erwähnung findet die Funkenstrecke.
3. Kriterium: Die Strahlen werden allgemein als Radiumstrahlen betitelt. Die α − Strahlen werden zudem als Trägerstrahlung von positiver Ladung bezeichnet, als rasch fliegende Heliumionen beschrieben oder den Kanalstrahlen gleichgesetzt. Die β − Strahlen werden als Elektronenstrahlen bezeichnet oder mit den Eigenschaften der Kathodenstrahlen verglichen. Die Bezeichnungen für die γ − Strahlen sind vielfältig So werden sie als Röntgenstrahlen mit großer Reichweite, sehr harte Röntgenstrahlen oder als Wellenstrahlen bezeichnet.
4. Kriterium: In 3 der 10 Schulbüchern werden Zerfallsprozesse und Zerfallsreihen nicht thematisiert. Die Zerfallsprosse werden in dieser Epoche im Fließtext beschrieben und in einigen Büchern anhand der Uranzerfallsreihe grafisch dargestellt. Grimsehl (1941) nutzt die Bezeichnung Atomumwandlung. Im jüngsten Buch der Epoche von Weizel (1944) wird der radioaktive Zerfall in einer Matrix dargestellt, aus der die Folgezerfallsprodukte abzulesen sind. Kernreaktionsgleichungen als Formeldarstellung sind in keinem der Schulbücher zu finden. Auch gibt es keine Abbildung, auf der eine Zerfallskurve zu sehen ist.
5. Kriterium: Die 3 Schulbücher, die keine Zerfallsprozesse thematisieren, stellen auch die Halbwertszeit nicht dar. Bei mehreren Autoren wird die Halbwertszeit nur in wenigen Sätzen in Form einer Definition dargestellt. Lediglich im Schulbuch von Grimsehl (1941) wird sie etwas umfangreicher beschrieben. Auffällig bei der Darstellung der Halbwertszeit ist, dass sie fast immer nach der Beschreibung der Zerfallsprozesse thematisiert wird.
6. Kriterium: Mit Ausnahme des ersten Buchen von 1934 lassen sich in allen Schulbüchern Zeichnungen oder Fotos finden. In keinem wird jedoch eine Fotografie eines/r Wissenschaftler/in abgebildet. Auf den Zeichnungen sind Versuchapparaturen und Nachweisgeräte zu sehen. Die Fotografien zeigen α − Strahlbahnen und β − Strahlbahnen.
7. Kriterium: In 8 der 10 untersuchten Physikschulbücher wird Becquerel in Verbindung mit seiner Entdeckung der ionisierenden Strahlung erwähnt. Marie und Pierre Curie sowie Rutherford werden in 7 von 10 Fällen erwähnt. In 6 Schulbüchern werden außerdem weitere Wissenschaftler/innen namentlich aufgeführt. Dies sind: Anderson, Kirchhoff. Soddy, und Wilson. Ein Portrait eines/r Wissenschaftler(s)/in findet sich in keinem der Schulbücher.
8. Kriterium: In Bezug auf die Darstellung der Gefahren durch ionisierende Strahlung zeigt sich ein gespaltenes Bild. In den Schulbüchern von 1936, 1943 und 1944 wird keinerlei Bezug auf die möglichen Gefahren oder auch auf die heilende Wirkung der Strahlung genommen. In den älteren Büchern der Epochen von 1934 und 1935 wird nur die heilende Wirkung der ionisierenden Strahlung bei einer medizinischen Anwendung beschrieben. In den 5 übrigen Schulbüchern werden die Gefahren in dem Sinne beschrieben, dass sie Hautveränderungen und Geschwüre hervorrufen können. Auf der anderen Seite betonen jedoch auch diese Bücher die positiven Wirkungen der Strahlung, wenn diese zu Heilzwecken eingesetzt wird.

6.3 Die Zeit nach Kriegsende und der Gründung beider deutscher Staaten ab 1946/1949

Die ausgewählten Schulbücher dieser Epoche sind:

1. Schnippenkötter, J. (1947): Dümmlers Physik für höhere Lehranstalten. 1. Auflage. Bonn.
2. Günther, E. (1951): Grundriß der Physik für höhere Schulen Band 2. 1. Auflage. Hildesheim.
3. Speer, E. (1956): Physik für Mädchen. Ein Arbeits- und Lernbuch für Mittelschulen Realschulen und ähnliche Anstalten. 2. Auflage. Stuttgart.
4. Höfling, O. (1956a): Lehrbuch der Physik Oberstufe. Ausgabe B. 2. Auflage. Hannover Stuttgart.
5. Höfling, O. (1956b): Atombau und Quantentheorie. Bonn Stuttgart Hannover.
6. Peter, G. (1956): Physik für mittlere Schulen Teil II. 9. und 10. Schuljahr. Berlin Hannover Darmstadt.
7. Grimsehl, E. (1957): Der neue Grimsehl. Physik für höhere Lehranstalten.
8. Stetter, H. (1959): Chemie und Physik des täglichen Lebens Band II. Bad Heilbrunn.
9. Gerhardt & Kruse & Steinkopf (1961): Physik für Mittlere Schulen. 6. Auflage. Bielefeld Berlin Hannover.
10. Kuhn, W. (1961): Atomphysik in der Schule. 2. Auflage. Braunschweig Berlin Hamburg. 11. Hammer & Himpsel (1965): Physik für Realschulen. 2. Auflage. München.
12. Scharf & Papstein & Schlebes (1966): Physik Teil II für mittlere Schulen. 5. Auflage. Hannover Berlin Darmstadt.
13. Halberstadt & Wältermann (1966): Physik 2 für Realschulen. 9. und 10. Schuljahr. 1. Auflage der Neubearbeitung. Frankfurt Berlin Bonn.
14. Harbeck, G. (1966): Physik Oberstufe. 1. Auflage. Braunschweig.
15. Grimsehl, E. (1968): Physik II. 1. Auflage. Stuttgart.
16. Dorn, F. (1971): Dorn Physik. Ausgabe C. Hannover.
17. Damm & Meyer & Neumann (1971): Physik. Lehrbuch für Klasse 10. 3. Auflage. Leipzig Berlin.

Betrachtet man als erstes, über welche Darstellungsart die Strahlungsarten eingeführt werden, so lässt sich bei Schnippenkötter (1947) eine Einführung über eine Beschreibung der Entdeckungen von Becquerel und Curie finden, in welcher mehrfach auf die Röntgenstrahlen und auf Uranerze verwiesen wird. Günther (1951) führt die Strahlungsarten über die Entdeckung der Radiumstrahlen ein. Auch werden Strahlen beschrieben, die von metallischen Uran und Uransalzen ausgehen. Ebenfalls werden hierbei Becquerel und das Ehepaar Curie erwähnt. Im Schulbuch von Speer (1956) wird im ersten Abschnitt die Entdeckung des Radiums durch Marie Curie beschrieben. Darauf folgend im zweiten Abschnitt heißt es: „Radium sendet drei verschiedene Arten von Strahlen aus, die man als α−,β − und γ − Strahlen bezeichnet“ (SPEER 1956:158). Eine ähnliche Einführung lässt sich bei Höfling (1956a) und Höfling (1956b) finden. Hier werden die drei Forscher in Verbindung mit Uransalzen genannt sowie die Elemente Radium, Polonium, Actinium und Thorium. Als die wichtigste Eigenschaft der aufgeführten radioaktiven Stoffe wird ihre Strahlung benannt, die anschließend ausführlich beschrieben wird. Peter (1956) leitet das Kapitel Radioaktivität mit einem Anwendungsbeispiel ein. So beginnt er mit folgenden Sätzen: „An den Leuchtziffern mancher Uhren beobachtet man bei etwa 16-facher Vergrößerung im dunklen Zimmer zahlreiche Lichtblitze. In diesem Falle enthält der Leuchtstoff strahlungsfähige (radioaktive) Bestandteile. Diese Strahlung und ihre Ursache soll uns in den nächsten Abschnitten beschäftigen“ (PETER 1956:173). Es schließt sich eine kurze geschichtliche Einführung über Becquerel im Zusammenhang mit dem Element Uran und Curie an, bevor die Strahlenarten beschrieben werden. Bei Grimsehl (1957) lässt sich eine ähnliche Einführung wie bei Höfling (1956a) und (1956b) finden, bevor dann die Eigenschaften der radioaktiven Strahlung beschrieben werden. Alle drei Bücher weisen darauf hin, dass Uranerze unsichtbare Strahlungen aussenden. Stetter (1959) führt die Strahlungsarten ebenfalls über das Element Radium und eine historische Beschreibung der Arbeit von Marie Curie ein, ebenso wie Gerhardt et al. (1961) und Kuhn (1961). Hammer & Himpsel (1965) beginnen ihre Einführung im ersten Unterpunkt geschichtlich mit den Entdeckungen Becquerels und des Ehepaares Curie, im zweiten Unterpunkt gehen sie dann zur Beschreibung der Strahlenarten über. Scharf et al. (1966) erwähnen die geschichtlichen Entdeckungen in wenigen Sätzen, bevor sie die eigentümliche Strahlung des Metalls Uran beschreiben und die Strahlenarten mit einer Aufgabenstellung und einer Abbildung zum Ablenkungsverhalten einführen. Die Einführung von Halberstadt et al. (1966) gleicht derer von Höfling (1956a) und (1956b). Harbeck (1966) beginnt mit der historischen Beschreibung der Arbeiten Becquerels mit dem Element Uran sowie der Curies und leitet dann zu einem Versuch über. Bei Grimsehl (1968) werden unter a.) kurz die historischen Arbeiten unter Bezugnahme auf Becquerel und die Uransalze erwähnt, bevor unter b.) die Wirkungen der radioaktiven Strahlung ausführlich dargestellt werden. Bei Dorn (1971) lässt sich keine historische Einführung finden, stattdessen werden die ionisierenden Strahlen über zwei Versuchbeschreibungen eingeführt. Eine sehr kurze historische Abhandlung ist bei Damm et al. (1971) zu lesen, bevor auf die instabilen Kerne eingegangen wird. Damm et al. schreiben dazu: „Die instabilen Kerne emittieren Teilchen mit unterschiedlicher kinetischer Energie. Die emittierten Teilchen stellen eine Form der radioaktiven Strahlung dar“ (DAMM et al. 1971:19). Bezüglich der Nachweismethoden stellt sich die Frage, welche genannt und beschrieben werden. Bei Schnippenkötter et al. (1947) werden das Spinthariskop, der Funkenzähler, die Ionisationskammer, die Geigersche Spitzenkammer, die photographische Platte sowie die Nebelkammer ausführlich beschrieben. Auch Günter (1951) benennt die photographische Platte und das Elektroskop. Er beschreibt den Geigerschen Spitzenzähler und das Geigersche Zählrohr und kurz die Nebelkammer nach Wilson. Bei Speer (1956) gibt es einen kurzen Hinweis auf die photographische Platte. Höfling (1956a) erwähnt kurz die photographische Platte und die Nebelkammer. In Höflings Schulbuch (1956b) werden mehrere Nachweismethoden ausführlich beschrieben. Dieses sind das Szintillationsverfahren, der Geigersche Spitzenzähler, die Wilsonsche Nebelkammer und das photographische Verfahren. Bei Peter (1956) werden keinerlei Nachweismethoden erwähnt, ebenso wenig bei Stetter (1959) und bei Gerhardt et al. (1961). Bei Grimsehl (1957) wird die phographische Platte kurz erwähnt und die Nebelkammer und das Geiger-Müller-Zählrohr beschrieben. Innerhalb einer Versuchsbeschreibung wird von Kuhn (1961) das Zählrohr mit Glimmerfenster beschrieben. Ebenfalls wird im historischen Kontext die photographische Platte benannt. Hammer & Himpsel (1965) erwähnen die photographische Platte und beschreiben ausführlich das Geiger-Müller-Zählrohr und die Wilsonsche Nebelkammer. Die gleichen Nachweismöglichkeiten lassen sich bei Scharf et al. (1966) finden. Halberstadt & Wältermann (1966) erwähnen die photographische Platte sowie den Geigerzähler. Bei Harbeck (1966) wird die photographische Platte erwähnt und ein Spitzenzähler, das Geiger- Müller-Zahlrohr und die Nebelkammer beschrieben. Grimsehl (1968) benennt die photographische Platte und stellt ausführlicher das Spinthariskop, die Ionisationskammer, das Zählrohr und die Nebelkammer vor. Bei Dorn (1971) lassen sich die Nachweismöglichkeiten wieder in Form von Versuchsbeschreibungen finden. Es werden die Wilsonsche Nebelkammer, das Geiger-Müller-Zählrohr, ein Spinthariskop und die photographische Platte beschrieben. Damm et al. (1971) erwähnen ausführlich die Nebelkammer, eine Kernspurplatte und die Photoplatte. Das 3. Analysekriterium hinterfragt, welche Bezeichnungen in Bezug auf Strahlungsarten genannt und erklärt werden? In den Schulbüchern von Schnippenkötter (1947) und Stetter (1959) werden die drei Strahlungsarten als Radiumstrahlen bezeichnet. β − Strahlen werden mit den Erscheinungen der Kathodenstrahlen verglichen. Günther (1951) spricht von α − Strahlen , die sich wie Kanalstrahlen verhalten und von β − Strahlen , welche die Eigenschaften von Kathodenstrahlen haben. Bei Speer (1951), Peter (1956) und Gerhardt et al. (1961) lassen sich keine Bezeichnungen dieser Art finden. Höfling (1956a) vergleicht die α − Strahlen mit den Kanalstrahlen und die β − Strahlen mit den Kathodenstrahlen. Die gleiche Darstellung ist bei Höfling (1956b), Grimsehl (1957) und Scharf et al. (1966) zu finden. Kuhn (1961) beschreibt die β − Strahlen als Strahlen, die die gleichen Eigenschaften ausweisen, wie die Kathodenstrahlen. In Hammer & Himpsel (1965) lassen sich zu den drei Strahlenarten Definitionen finden. So schreiben Hammer & Himpsel: „α − Strahlen sind Heliumkerne [ ] , β − Strahlen sind Elektronenstrahlen [ ] , γ − Strahlen sind energiereiche Lichtstrahlen“ (HAMMER & HIMPSEL 1965:323). Auch Halberstadt & Wältermann (1966) definieren die Strahlenarten. Demnach heißt es: „ α − Strahlen sind zweifach positiv Heliumkerne. β − Strahlen sind schnellfliegende Elektronen (Kathodenstrahlen) γ − Strahlen sind harte Röntgenstrahlen“ (HALBERSTADT & WÄLTERMANN 1966:o.S.). Bei Harbeck (1966), Grimsehl (1968) und Dorn (1971) lassen sich ähnliche Definitionen finden, ebenso bei Damm et al. (1971). Das 4. Kriterium untersucht, wie die Zerfallsprozesse dargestellt werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7:Zerfallsreihe von Thorium Beispiels der Uran-Radiumreihe. Bei Speer (1956)

Grimsehl 1957:274

Schnippenkötter (1947) beschreibt die Zerfallsreihe von Radium ausführlich im Fließtext und stellt in einer Abbildung die Zerfallsreihen von Radium und Thorium dar. Bei Günther (1951) erfolgt die Darstellung ebenfalls im Fließtext anhand des wird der Zerfallsprozess sehr kurz beschrieben:

„Mithin zerfällt das Radiumatom bei der Strahlung in Helium und in einen verbleibenden Rest, der gasförmig ist und Emanation genannt wird“ (SPEER 1956:158). Höfling (1956a) stellt keine separaten Zerfallsprozesse dar, sondern verweist auf das Zerfallsgesetz in Zusammenhang mit der Halbwertszeit. Höfling (1956b) behandelt das Zerfallsgesetz sehr ausführlich, stellt es in einer Formel dar, die auch hergeleitet wird. Peter (1956) widmet dem „Atomzerfall und der Umwandlung der Elemente“ einen eigenen Abschnitt. Darin findet sich folgende Passage: „Dieser radioaktive Zerfall geht nicht bei allen strahlungsfähigen Grundstoffen gleichmäßig vor sich. Die Zeit, in der sich die Strahlung verringert, nennt man die Halbwertszeit“ (PETER 1956:177). Zusätzlich findet sich bei Peter eine tabellarische Darstellung der Zerfallsreihe von Radium zu Blei. Bei Grimsehl (1957) werden die Zerfallsreihen von Radium und von Thorium beschrieben, und Letztere in einer Matrix dargestellt. Stetter (1959) stellt keine Zerfallsprozesse oder Zerfallsreihen dar, Gerhardt et al. (1961) erwähnen sie sehr knapp im Fließtext. Bei Kuhn (1961) werden 4 radioaktive Zerfallsfamilien betitelt. Diese sind Folgende: Uran-Radium Familie 4n+2, Uranium-Actinium Familie 4n+3, Thorium Familie 4n sowie Neptunium Familie 4n+1. Diese werden zudem in einer Matrix, ähnlich Abbildung 7 dargestellt. Hammer & Himpsel (1965) berichten von drei natürlichen Zerfallsreihen. Im Text heißt es dazu: „Man hat bei der natürlichen Radioaktivität drei verschiedene Zerfallsreihen festgestellt. Dabei bilden Uran 238 232 U,235U (auch Aktinium-Uran genannt) und Thorium Th die Ausgangs- oder Muttersubstanzen“ (HAMMER & HIMPSEL 1965:326). Scharf et al. (1966) stellen die Zerfallsprozesse in tabellarischer Form dar. Bei Halberstadt & Wältermann (1966) sind umfangreiche Darstellungen der Zerfallsprozesse in Form von Fließtext, Tabellen und grafischen Darstellung der Zerfallsreihe von Radium zu finden. Harbeck (1966) stellte bezüglich der Zerfallsprozesse einen Versuch dar, bei dem der Ionenstrom beim Zerfall des Elementes Thoron gemessen wird. Grimsehl (1968) gibt das gleiche Beispiel wie Harbeck an und verweist auf das Zerfallsgesetz, welches als Formel dargestellt ist. Dorn (1971) schreibt ähnlich wie Hammer & Himpsel von drei natürlichen Zerfallsreihen, die entdeckt wurden. Eine Darstellung erfolgt anhand der Zerfallsreihe von Uran. Damm et al. (1971) geben zu jeder Teilchenemission ein Beispiel. Für die Emission derβ -Teilchen geben Damm et al. Folgendes an: „Spontanzerfall von Blei zu Wismut: [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] (DAMM et al. 1971:21) Im Anschluss an die Zerfallsprozesse wird betrachtet, in welcher Form die Halbwertszeit dargestellt wird. Schnippenkötter (1947) beschreibt die Zerfallszeit als eine allgemeine radioaktive Eigenschaft, die jedoch für jedes Element verschieden ist und auch als Halbwertszeit oder Abklingkonstante bezeichnet wird. In einem anschließenden Versuch wird die Halbwertszeit von Thoriumemanation bestimmt. Günther (1951) erwähnt die Halbwertszeit im Fließtext und gibt als Beispiel Uran an. Bei Speer (1956) wird die Halbwertszeit kurz abgehandelt. „Trotzdem dauert es fast 1600 Jahre, bis die Strahlung auf die Hälfte gesunken ist. Diese Zeit nennt man die Halbwertszeit“ (SPEER 1956:158). Höfling (1956a) beschreibt die Halbwertszeit und das Zerfallsgesetz im Fließtext und führt in einer kurzen Tabelle Halbwertszeiten von verschiedenen radioaktiven Stoffen auf. Höfling (1956b) baut auf die Zerfallsprozesse auf und definiert die Halbwertszeit: „Unter der Halbwertszeit einer radioaktiven Substanz versteht man die Zeit T, in der die Hälfte einer anfangs vorhandenen Zahl von Atomen zerfallen ist“ (HÖFLING 1956b:107). Bei Peter (1956) wird die Halbwertszeit knapp in einigen Sätzen abgehandelt. Grimsehl (1957) führt die Halbwertszeit über einen Fließtext ein, erklärt die Zerfallsgeschwindigkeit als −kt dN dt = −kdt und stellt das Zerfallsgesetz anhand der Formel N = N e dar. Bei Stetter (1959) lässt sich keine Erwähnung der Halbwertszeit finden. Gerhardt et al. (1961) behandeln die Halbwertszeit kurz im Fließtext. Eine umfassende Darstellung der Halbwertszeit lässt sich unter der Überschrift: „Experimentelle Bestimmung der Halbwertszeit von Thorium-Emanation“ bei Kuhn (1961) finden. Er schreibt: „Zur Kennzeichnung der Geschwindigkeit des Zerfalls eines radioaktiven Stoffes kann man seine Halbwertszeit nutzen“ (KUHN 1961:192). Hammer & Himpsel (1965) beschreiben die Halbwertszeit als die Zeit, nach der die Hälfte der ursprünglichen Menge eines Stoffes zerfallen ist. Zusätzlich stellen sie die Abklingkurve eines radioaktiven Stoffes als „Exponentialkurve“ grafisch dar. Die Darstellung bei Scharf et al. (1966) ist ähnlich knapp wie bei Gerhardt et al. (1961). Halberstadt & Wältermann (1966) beschreiben die Halbwertszeit im gleichen Unterpunkt wie die Zerfallsreihen und stellen diese in einer Tabelle dar. Harbeck (1966) weist in einer Tabelle die Halbwertszeiten mehrerer radioaktiver Stoffe auf, zusätzlich wird das Gesetz des radioaktiven Zerfalls hergeleitet und die Zusammenhänge werden erklärt. Es folgt eine grafische Darstellung des radioaktiven Zerfalls von ThC. Auch Grimsehl (1968) beschreibt ausgehend vom Zerfallsgesetz die Halbwertszeit. Es lässt sich folgende Passage finden: „Die Halbwertszeit. Aus der exponentiellen Form des Zerfallsgesetzes folgt, dass die Menge einer radioaktiven Substanz zwar ständig abnimmt, aber niemals vollständig zerfällt“ (GRIMSEHL 1968:o.S.). Zusätzlich finden sich in einer Tabelle die Halbwertszeiten von mehreren Isotopen. Dorn (1971) führt die Halbwertszeit über einen Versuch ein, bei dem ein Ionisationsstrom, während eines Thoriumzerfalls in einer Ionisationskammer gemessen wird. Damm et al. (1971) bezeichnen die Halbwertszeit folgendermaßen: „Die Zeit, in der jeweils die Hälfte der vorhandenen Atome eines radioaktiven Elements zerfällt, nennt man Halbwertszeit“ (DAMM et al. 1971:23). Zusätzlich ist die Zerfallskurve von Radium exponential in einer Grafik dargestellt. Die Darstellungen auf den Abbildungen sollen mit Hilfe des 6. Analysekriteriums untersucht werden. Bei Schnippenkötter (1947) werden mehrere Fotografien gezeigt, u. a. eine Aufnahme Marie Curie. Zusätzlich sind mehrere Zeichnungen von Versuchsapparaturen dargestellt. Mehrere Abbildungen von Zählrohren und Spitzenzählern sowie das Foto einer Nebelspuraufnahme lassen sich bei Günther (1951) finden. Speer (1956) zeigt zwei Fotos, zum einen das Versuchsmodell eines Atommotors, zum anderen eine Fotografie von Marie Curie. Höfling (1956a) zeigt ein Foto einer Nebelspur sowie eine Zeichnung zum Ablenkungsverhalten der Strahlen. Im Schulbuch von Höfling (1956b) werden einige Aufnahmen aus Nebelkammern gezeigt sowie Zeichnungen von Versuchsapparaturen. Im Physikbuch von Peter (1956) ist eine Abbildung über das Ablenkverhalten der Radiumstrahlen im Magnetfeld zu sehen. Bei Grimsehl (1957) werden Fotos von Nebelkammerversuchen gezeigt sowie Zeichnungen von Versuchsaufbauten und grafische Darstellungen von Zerfallsreihen. Stetter (1959) zeigt eine einzige Zeichnung, die die Strahlenaussendung des Radiums im elektrischen Feld darstellt. Ebenso ist bei Gerhardt et al. (1961) nur eine Zeichnung vorhanden, die das Ablenkungsverhalten der Strahlen im Magnetfeld zeigt. Bei Kuhn (1961) werden sowohl Fotos von Versuchsmaterialien als auch Zeichnungen und Messkurven abgebildet. Hammer & Himpsel (1965) zeigen Fotos, sowohl von Marie Curie als auch von Teilchenspuren aus der Nebelkammer. Zusätzlich werden Zeichnungen von Versuchsapparaturen gezeigt. Bei Scharf et al. (1966) werden einige Zeichnungen von Nachweisapparaten dargestellt sowie eine Photografie einer Nebelkammer. Bei Halberstadt & Wältermann (1966) werden sowohl Zeichnungen von Strahlen im Magnetfeld als auch der Geigerzähler sowie Zerfallsreihen grafisch abgebildet. Harbeck (1966) zeigt mehrere Zeichnungen von Versuchsapparaturen, Fotografien von Nebelkammeraufnahmen und Abbildungen von grafischen Darstellungen mathematischer Funktionen. Eine sehr ähnliche Art der Darstellungsform ist bei Grimsehl (1968) zu finden. Dorn (1971) stellt sowohl Fotografien dar als auch Zeichnungen. Damm et al. (1971) zeigen in ihrem Schulbuch mehrere Fotografien, sowohl von Personen als auch Nebelkammerbilder. Des Weiteren lassen sich schematische Zeichnungen finden und Darstellungen mathematischer Funktionen.

Mit Hilfe des 7. Analysekriterums wird untersucht wie umfangreich die Verweise und Hinweise in die Geschichte sind. Dazu wird eine tabellarische Darstellung genutzt. Legende:

Der/die Wissenschaftler/in wird nicht erwähnt: -

Der/die Wissenschaftler/in wird zwar namentlich erwähnt, jedoch nicht weitergehend beschrieben oder fotografisch dargestellt: +

Der/die Wissenschaftler/in wird erwähnt, Leben und Arbeit beschrieben und/oder fotografisch dargestellt: ++

Tabelle 3:Darstellung der historischen Erwähnung von Wissenschaftler/innen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eigene Darstellung

Das 8. Kriterium beschäftigt sich mit der Fragestellung, welche Hinweise es bezüglich der Gefahren durch ionisierende Strahlung gibt. Schnippenkötter (1947) weist nicht auf mögliche Gefahren durch Strahlung hin, ebenso wenig Höfling (1956a), Höfling (1956b), Peter (1956), Grimsehl (1957), Gerhardt et al. (1961), Kuhn (1961), Hammer & Himpsel (1965), Scharf et al. (1965), Halberstadt & Wältermann (1966), Grimsehl (1968) und Dorn (1971). Günther (1951) weist darauf hin, dass Radiumstrahlen in der Medizin eingesetzt werden, bei falscher Anwendung jedoch auch Zellgewebe zerstören können. Bei Speer (1956) wird die Anwendung des Radiums als Heilmittel betont und kurz die gesundheitlichen Gefahren genannt. Stetter (1959) äußert sich folgendermaßen zu den Gefahren: „Die γ − Strahlen des Radiums zerstören lebende Zellen. Radiumbestrahlung wird ähnlich wie Röntgenbestrahlung gegen bösartige Krebswucherungen angewendet. [ ] Radon (= Radiumemanation) mit sehr viel schwächerer Strahlung dient zu Inhalations-, Trink- und Badekuren“ (STETTER 1959:204). Bei Harbeck (1966) wird deutlich auf die schädigende Wirkung der Strahlen hingewiesen. Zusätzlich heißt es: „Wegen des allgemeinen Interesses an der Einhaltung gewisser Schutzmaßnahmen hat der Gesetzgeber alle radioaktiven Stoffe unter staatliche Kontrolle gestellt und genaue Verordnungen zum Umgang mit ionisierender Strahlung erlassen“ (HARBECK 1966:526). Damm et al. (1971) stellen in einem separaten Abschnitt Anwendungsbeispiele für radioaktive Isotope die Wirkungen der Strahlen dar. Dies sind z. B. Krankheitserkennung und Geschwulstbehandlung. Die Gefahren werden jedoch nur indirekt dargestellt. Ein Beispiel dafür ist in Abbildung 8 dargestellt.¹⁵

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8:Transport von radioaktivem Material Damm et al. 1971:18

6.3.1 Zusammenfassung der Analyseergebnisse

1. Kriterium: 14 der 17 analysierten Schulbücher der Nachkriegsepoche führen die Strahlungsarten über eine geschichtliche Einleitung mittels Becquerel und der Curies ein. Hierbei wird in fast allen Büchern Bezug auf Uransalze, Uranerze, das Element Uran oder das Metall Uran genommen. Einige Schulbücher wie Peter (1956) beginnen ihre einleitende Darstellung mit einem Anwendungsspiel, z. B. einer Uhr mit einem strahlungsfähigen Ziffernblatt, oder einer Aufgabenstellung, wie dies bei Scharf et al. (1966) der Fall ist. Die Einführung mittels eines Versuchsvorschlages wird bei Dorn (1971) dargestellt.
2. Kriterium: Von den 17 untersuchten Schulbüchern lassen sich in 3 keine Nachweismethoden finden. Von den übrigen 14 Büchern erwähnen alle die photographische Platte, häufig in Verbindung mit Becquerels Arbeiten. Ebenfalls wird in fast jedem der Bücher in unterschiedlicher Bezeichnung der Geigersche Spitzenzähler oder das Geiger- Müller-Zählrohr beschrieben. Auch die Wilsonsche Nebelkammer findet fast überall Erwähnung. Nur bei Höfling (1956b) wird das Szintillationsverfahren beschrieben. Schnippenkötter (1947) und Grimsehl (1968) beschreiben zusätzlich noch die Ionisationskammer und das Spinthariskop. Insgesamt lässt sich feststellen, dass in dieser Epoche die Auswahl der beschriebenen Nachweisgeräte und Methoden breit gefächert ist.
3. Kriterium: In 2 Schulbüchern werden die Strahlen als Radiumstrahlen bezeichnet, obwohl nicht nur die vom Element Radium ausgehende Strahlung damit gemeint ist. Die α − Strahlen werden im Schulbuch von Günter (1951) und (Höfling) (1956) als Kanalstrahlen betitelt. Die β − Strahlen immer wieder mit den Kathodenstrahlen gleichgesetzt, und γ − Strahlen als energiereiche Lichtstrahlen bezeichnet. Ab ca. 1966 ändern sich jedoch die Bezeichnungen für die Strahlen. Nun liest man in den Schulbüchern Beschreibungen von zweifach positiv geladenen Heliumkernen für α − Strahlen , schnellfliegende Elektronen für β − Strahlen und harte Röntgenstrahlen für γ − Strahlen . Innerhalb der Epoche hat sich ein Begriffswandel vollzogen.
4. Kriterium: Mit Ausnahme eines Buches von 1959 werden in allen Schulbüchern die Zerfallsprozesse behandelt. Dies geschieht vornehmlich im Fließtext. Ein Großteil der Schulbücher zeigt jedoch auch Beispiele, indem Zerfallsreihen von Thorium oder Radium dargestellt werden, oder als Matrix, in der mehrere Zerfallsprozesse eines Ausgangselementes abgelesen werden können. Ab ca. 1966 werden die Darstellungen der Zerfallsprozesse umfangreicher, indem tabellarische Darstellungen sowie Versuche hinzukommen. Bei Grimsehl (1968) wird das Zerfallsgesetz erstmals anhand einer Formel dargestellt. Bei Damm et al. (1971) taucht eine Zerfallgleichung auf. In dieser Epoche zeigt sich der enge Zusammenhang zwischen der Darstellung der Zerfallsprozesse und der Halbwertszeit. In einigen Büchern sind die beiden Darstellungen nicht scharf zu trennen.
5. Kriterium: In dem Schulbuch von 1959, in dem keine Zerfallsprozesse thematisiert werden, wird auch die Halbwertzeit nicht erwähnt. In den übrigen 16 Physikbüchern fällt auf, dass die Halbwertszeit in einem Abschnitt mit den Zerfallsprozessen behandelt wird bzw. kurz danach oder kurz davor. Während in den älteren Büchern der Epoche eher kurze Definitionen gegeben werden, stellt Grimsehl (1957) bereits das Zerfallsgesetz als eine Formel dar. Dies geschieht jedoch im Abschnitt der Halbwertszeit. Ab 1965 lassen sich die ersten Abklingkurven eines Zerfalles finden. In diesen Darstellungen sind die Halbwertszeiten eingezeichnet. Auch lassen sich ab diesem Zeitpunkt gemeinsame Tabellen von Halbwertszeit und Zerfallsarten finden. Das Zerfallsgesetz, die Definition der Halbwertszeit und die Abklingskonstante werden in gemeinsamen Darstellungen behandelt.
6. Kriterium: Alle der analysierten Bücher verfügen über mindestens eine grafische Darstellung. Die Zeichnungen bilden größtenteils Versuchsapparaturen, Skizzen von Nachweisgeräten und das Ablenkungsverhalten der Strahlen im Magnetfeld ab. Die Personenfotos zeigen fast alle Marie Curie. Die übrigen Fotos zeigen Nebelkammeraufnahmen, seltener Versuchsapparaturen. Die mathematischen Darstellungen von Zerfallskurzen oder Abklingkurven erscheinen in Form von Zeichnungen ab Mitte der 1960er Jahre.
7. Kriterium: In allen Schulbüchern wird Marie Curie benannt, in 4 der Bücher lässt sich eine weiterführende Darstellung von ihrem Leben und/oder eine Fotografie von ihr finden. Pierre Curie wird in 16 der 17 Schulbücher benannt und in einem portraitiert. Henri Becquerel findet ebenfalls in 16 Schulbüchern Erwähnung. Ernest Rutherford wird in insgesamt 9- Mal erwähnt. Insgesamt werden in 13 Schulbüchern weitere Wissenschaftler benannt, dies sind Bohr, Einstein, Geiger, Lenard, Meyer, Medelejeff, Müller, Soddy und Wilson.
8. Kriterium: In 12 Schulbüchern wird die Gefahr, die von der Strahlung radioaktiver Körper ausgeht, nicht angesprochen. Im Schulbuch von Speer (1951) lässt sich eine kurze Abhandlung über die gesundheitlichen Risiken finde, wenn diese in der Medizin falsch angewendet werden. Ebenso werden auch im Schulbuch von 1956 die Wirkungen als Heilmittel betont und nur kurz die Schädigungen angesprochen. Weitaus deutlichere Darstellungen der Gefahren sind bei Stetter (1959) und bei Harbeck (1966) zu finden. Im jüngsten Buch der Epochen werden Anwendungsbeispiele aus der Medizin gezeigt. Die Gefahren, die von den Strahlen ausgehen, sind jedoch nur indirekt beschrieben, da bei einem Transport von radioaktivem Material Sicherheitsvorschriften eingehalten werden müssen.

6.4 Die Zeit nach Beginn der Bildungsreform ab 1973

Die ausgewählten Bücher dieser ¹⁶ Epoche sind:

1. Grimsehl, E. (1974): Physik 1. Mittelstufe.1. Auflage. Stuttgart.
2. Dorn, F. (1975): Physik. Oberstufe Ausgabe A. 19. Auflage. Hannover.
3. Kuhn, W. (1976): Lehrbuch der Physik. Quantenphysik. Band III E. Braunschweig.
4. Schröder & Sichelschmidt & Stiegler (1977): Natur und Technik. Physik und Chemie 7-9. 1. Auflage. Berlin.
5. Heywang & Nücke (1978): Physik Sek II. 15. Auflage. Hamburg.
6. Kuhn, W. (1979): Physik Sekundarstufe 2 Band II. Braunschweig.
7. Hoffman, H. (1981): Physik III Atomphysik, Kernphysik, Atomenergie. 4. Auflage. München.
8. Walz, A. (1982): Physik Gesamtausgabe. Hannover.
9. Duit & de Fries & Leupold (1983): umwelt: physik. 1. Auflage. Stuttgart.
10. Gross & Berhag (1985): Physik. 1. Auflage. Stuttgart.
11. Dorn & Bader (1986): Physik Oberstufe Gesamtband 12/13. Hannover.
12. Leopold & Zins (1986): Physik 10. 1. Auflage. Bamberg.
13. Heepmann & Muckenfuß & Schröder (1987): CVK Physik für Realschulen. 1. Auflage. Berlin.
14. Bergmann & Schröder & Grüll (1987): Einführung in die Physik. Sekundarstufe I Ausgabe E. 2. Auflage. Frankfurt am Main.

Zu Beginn soll betrachtet werden, über welche Darstellungsart die Strahlungsarten eingeführt werden. Grimsehl (1974) beschreibt knapp die Endeckung der strahlenden Substanzen insbesondere der Uranerze durch Becquerel. Im nächsten Abschnitt werden die Strahlungsarten einzeln beschrieben. Im Physikschulbuch von Dorn (1975) werden die Strahlungsarten separat im Zusammenspiel mit einer Nachweismethode vorgestellt. So findet man bei Dorn folgende Überschriften: „2. Die Wilsonsche Nebelkammer; α − Strahlen , 3. Das Geiger-Müllersche- Zählrohr; β − Strahlen , 5. γ − Strahlen “ (DORN 1975:415f.). Ein geschichtlicher Bezug ist an dieser Stelle nicht zu finden. Kuhn (1976) leitet die Entdeckung der radioaktiven Strahlung über die Arbeiten von Becquerel und den Curies ein. Dabei nimmt er Bezug auf die Elemente Uran, Polonium und Radium. Eine genaue Unterscheidung und Beschreibung der Strahlungsarten erfolgt über eine Versuchsbeschreibung. Bei Schröder et al. (1977) wird die Strahlung mit einer Frage eingeleitet. „Ein oft gehörtes Argument gegen Kernkraftwerke sind die Gefahren der radioaktiven Strahlung. Was ist eigentlich radioaktive Strahlung?“ (SCHRÖDER et al. 1977:250). Eine genaue Darstellung und Unterscheidung findet erst einige Seiten später statt unter der Überschrift „Der Kernzerfall“. Heywang & Nücke (1978) erwähnen kurz die Entdeckungen Becquerels und der Curies in Verbindung mit der Pechblende, bevor im nächsten Abschnitt die Strahlenarten einzeln dargestellt werden. Bei Kuhn (1979) lässt sich eine geschichtliche Einleitung finden, bei der Becquerels Uranerze und die radioaktive Strahlung erwähnt wird. Eine genaue Beschreibung und Unterscheidung der einzelnen Strahlen kommt jedoch erst später im Unterkapitel „Experimentelle Untersuchung der Eigenschaften radioaktiver Strahlen“ (KUHN 1979:312). Auch Hoffmann (1981) leitet kurz geschichtlich mit Becquerel sowie der Strahlung von Uransalzen ein und stellt anschließend die einzelnen Strahlenarten vor. Ein ebensolches Vorgehen ist bei Walz (1982) zu finden. Auch Duit et al. (1983) beschreiben als Erstes die Eigenschaften radioaktiver Strahlung, die von Uranerz ausgehen im historischen Kontext. Die eigentliche Darstellung und Unterscheidung der Strahlungsarten erfolgt jedoch erst einige Abschnitte später. Bei Gross & Berhag (1985) zeigt sich die gleiche Vorgehensweise wie bei Duit et al. (1983). Dorn & Bader (1986) stellen zuerst Nachweismethoden dar, bevor sie den Abschnitt `es gibt nicht nur Alphas` beginnen. Hier werden dann die verschiedenen Strahlungsarten beschrieben. Im Physikbuch von Leopold & Zins (1986) werden kurz die Forschungen Becquerels mit Uransalzen und des Ehepaares Curie erwähnt. Anschließend werden α − Zerfall und β − Zerfall dargestellt, bevor darauf aufbauend die einzelnen Strahlungsarten beschrieben werden. Sehr ausführlich stellt sich die geschichtliche Einleitung der radioaktiven Strahlung bei Heepmann et al. (1987) dar. Heepmann et al. schreiben dazu: „Die Entdeckungsgeschichte der radioaktiven Strahlung beginnt am 26. Februar 1896 in Paris [ ] Danach will er einen Stein (der auch Uran enthält) von der Sonne bestrahlen lassen, um zu sehen, ob er anschließend die Fotoplatte belichtet“ (HEEPMANN et al. 1987:94). Die genaue Darstellung und Unterteilung der einzelnen Strahlungsarten erfolgt jedoch erst einige Seiten später. Die gleiche Vorgehensweise lässt sich bei Bergmann et al. (1987) entdecken.

Nun stellt sich die Frage, welche Methoden zum Nachweis ionisierender Strahlung genannt und welche beschrieben werden. Grimsehl (1974) beschreibt als mögliche Nachweisgeräte die Nebelkammer und das Zählrohr. Dorn (1975) beschreibt die Nachweismethoden anhand von Versuchen. Dabei führt er das Elektroskop, die Wilsonsche Nebelkammer, das Geiger-Müllersche-Zählrohr, das Spinthariskop und die photographische Platte an. Kuhn (1976) benennt die photographische Platte und den Halbleiter- Kernstrahlungsdetektor. Genauer beschrieben werden bei ihm das Geiger-Müller-Zählrohr, der Halbleiterzähler, mehrere Nebelkammern sowie ein Szintillationszähler. Schröder et al. (1977) stellen sehr ausführlich die Fotomethode, das Spinthariskop und den Geigerzähler dar. Nicht erwähnt wird die Nebelkammer. Bei Heywang & Nücke (1978) wird die photographische Platte als Nachweismethode benannt, eine genauere Beschreibung erfolgt jedoch nur bei der Wilsonkammer und dem Geiger-Müller-Zählrohr. Neben der Nennung der photographischen Platte werden bei Kuhn (1979) die Ionisationskammer, das Zählrohr, ein Halbleiterzähler, die Wilsonsche Nebelkammer und die Blasenkammer genauer beschrieben. Eine sehr breite Auswahl von Nachweismethoden wird bei Hoffmann (1981) beschrieben. Dies sind: die Wilsonsche Nebelkammer, die Difussionsnebelkammer, die Blasenkammer, der Szintillationszähler, die Photoplatte, die Ionisationskammer, der Spitzenzähler, das Zählrohr und der Photomultiplier. Im Physikbuch von Walz (1982) werden die Nebelkammer und das Zählrohr ausführlich beschrieben. Duit et al. (1983) beschreiben bei der Darstellung eines Versuches das Elektroskop als Nachweismethode Des Weiteren wird das Geiger-Müller- Zählrohr beschrieben und die Wilsonsche Nebelkammer erwähnt. Gross & Berhag (1985) erwähnen die gleichen Nachweismethoden wie Duit (1983). Dorn & Bader (1986) beschreiben das Geiger-Müller-Zählrohr, die Nebelkammer und einen Szintillationszähler. Benannt wird auch die photographische Platte. Leopold & Zins (1986) nennen keine einzige Nachweismethode. Bei Heepmann et al. (1987) werden Becquerels Photomethode, das Spinthariskop, die Nebelkammer, eine Funkenstrecke und der Geigerzähler erwähnt, wobei letzterer genauer dargestellt wird. Bei Bergmann et al. (1987) werden die Ionisationskammer, die Nebelkammer, das Geiger-Müller-Zählrohr ausführlich dargestellt und die photographische Platte kurz benannt. Das 3. Kriterium analysiert welche Bezeichnungen in Bezug auf Strahlungsarten genannt und erklärt werden. Bei Grimsehl (1974) lässt sich für die α − Strahlen auch die Bezeichnung Kanalstrahlen finden, die β − Strahlen werden mit Kathodenstrahlen verglichen. Bei Dorn (1975) lassen sich keine dieser Bezeichnungen finden. Ebenso wenig bei Kuhn (1976), Schröder et al. (1977) und Heywang & Nücke (1978). Kuhn (1979) bezeichnet die γ − Strahlen als sehr kurzwelliges Licht oder Röntgenstrahlen (KUHN 1979:313). Bei Hoffmann (1981) werden sowohl α − Strahlen als auch β − Strahlen als Korpuskularstrahlung bezeichnet. Walz (1982) erwähnt, dass γ − Strahlen Photonenstrahlen sind, die dem UV-Licht ähneln. Duit et al. (1983), Dorn & Bader (1986), Leopold & Zins (1986), Heepmann et al. (1987) und Bergmann et al. (1987) verwenden keine vergleichbaren Bezeichnungen für die einzelnen Strahlenarten. Gross & Berhag (1985) schreiben über die Abbildung 9: Alphazerfall von Uran Quelle: „Diese Strahlungγ − Strahlung Folgendes: Schröder et al. 1977:262 erwies sich als identisch mit den uns vom Arzt her bekannten Röntgenstrahlen. Man könnte sie als Ultra-Ultraviolettstrahlung bezeichnen“ (GROSS & BERHAG 1985:318). Als 4. soll untersucht werden, wie die Zerfallsprozesse dargestellt werden. Grimsehl (1974) beschreibt den radioaktiven Zerfall kurz im Fließtext und stellt die Zerfallsreihe von Thorium in einer Matrix grafisch dar. Bei Dorn (1975) lässt sich eine kurze Beschreibung im Fließtext finden. Zusätzlich wird die Zerfallsreihe von Uran 238 in einer Tabelle gemeinsam mit der Halbwertszeit dargestellt. Kuhn (1976) beschreibt den α − Zerfall anhand eines Beispiels: [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] auch zum γ − Zerfall äußert sich Kuhn. „Als rgie in der Form der γ − Strahlung “ (KUHN 1976:49). Schröder et al. (1977) stellen die Zerfallsprozesse vornehmlich grafisch mit einem ergänzenden Fließtext dar. Ein Beispiel ist in Abbildung 9 oben dargestellt. Heywang & Nücke (1978) beschreiben die Zerfallsreihe von 2 sowohl im Fließtext als auch in einer grafischen Darstellung. Kuhn (1979) beschreibt radioaktive Zerfälle über das Gesetz des radioaktiven Zerfalls. Er äußert sich folgendermaßen: „Welcher individuelle Kern einer radioaktiven Substanz zu einem bestimmten Zeitpunkt zerfallen ist, bleibt dem Zufall überlassen. Für einen bestimmten Kern kann man nicht vorhersagen, ob er im nächsten Augenblick zerfällt oder noch Tausende von Jahren existiert“ (Kuhn 1979:314). Zusätzlich wird das Zerfallsgesetz in Formelsprache dargestellt. Hoffmann (1981) stellt drei natürliche Zerfallsreihen und die künstliche Zerfallsreihe des Elements Neptunium grafisch dar. Zusätzlich wird das Zerfallsgesetz hergeleitet und als Exponentialfunktion dargestellt. Walz (1982) spricht nicht von Zerfallsprozessen, sondern schreibt, dass radioaktive Strahlung bei der Umwandlung von Atomkernen entsteht. Eines seiner Beispiele ist die „ β − Umwandlung [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] (Walz 1982:411). Eine Darstellung des Zerfallsgesetzes erfolgt bei ihm erst bei der Behandlung der Halbwertszeit. Bei Duit et al. (1983) werden sowohl Zerfallsgleichungen für alle Strahlungsarten dargestellt als auch die Zerfallsreihe von U 238 in tabellarischer Form. Auch Gross & Berhag (1985) schreiben von Kernumwandlungen beim radioaktiven Zerfall und stellen diese beispielhaft in Reaktionsgleichungen dar. Dorn & Bader (1986) führen zuerst die Zerfallskonstante an und erklären dann das Zerfallsgesetz. Grafisch dargestellt wird der Zerfall des Edelgases Thoron. Bei Leopold & Zins (1986) lassen sich ebenfalls Reaktionsgleichungen von α − Zerfall und β − Zerfall finden. Zusätzlich stellen sie die Zerfallsreihe von Uran 238 tabellarisch dar und den zeitlichen Verlauf des radioaktiven Zerfalls in Form einer Exponentialfunktion. Im Physikschulbuch von Heepmann et al. (1987) werden die Zerfallsprozesse an mehreren Stellen des Kapitels aufgegriffen, im Fließtext, in einer tabellarischen Darstellung und grafisch abgebildet. Eine exponentielle Darstellung als Funktion erfolgt erst unter dem Unterpunkt Halbwertszeit. Sehr ausführlich behandeln Bergmann et al. (1987) die Zerfallsprozesse. Der radioaktive Zerfall wird hier anhand von Reaktionsgleichungen beschreiben, das Zerfallsgesetz wird anhand eines Versuches erklärt und die Zerfallsreihe von[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] grafisch dargestellt. In engem Zusammenhang mit den Zerfallsprozessen steht die Habwertszeit. Wie wird diese dargestellt? Im Anschluss an das Zerfallsgesetz stellt Grimsehl (1974) die Halbwertszeit in wenigen Sätzen dar. Eine Formel ist nicht vorhanden. Dorn (1975) beschreibt die Halbwertszeit über einen Versuch, bei dem Thoron in einer Ionisationskammer zerfällt. Über die Formeldarstelung des Zerfallsgesetzes wird die Halbwertszeit als Formel hergeleitet. Eine tabellarische Darstellung findet sich in der gleichen Tabelle, in der die Zerfallsreihe von Uran 238 dargestellt ist. Bei Kuhn (1976) wird die Halbwertszeit im Zusammenhang mit dem Zerfall von Radon 220 erwähnt. Schröder et al. (1977) schreiben folgendes über die Halbwertszeit: „Da die radioaktive Strahlung zu einer Elementumwandlung führt, muß die Menge des strahlendes Elements allmählich geringer werden; schließlich zerfallen ja fortwährend seine Atomkerne“ (SCHRÖDER et al. 1977:262). Es folgt eine Versuchsdarstellung und eine Abbildung zum Kernzerfall und der Halbwertszeit. Im gleichen Abschnitt, in dem über das Zerfallsgesetz gesprochen wird, erwähnen Heywang & Nücke (1978) die Halbwertszeit, als die Zeit, in der die Menge auf die Hälfte abnimmt. Eine vertiefende Darstellung folgt jedoch nicht. Auch Kuhn beschreibt erst das Zerfallsgesetz und schreibt dann: „Eine anschaulichere Bedeutung als die Zerfallskonstante hat die Halbwertszeit“ (KUHN 1979:314). Zusätzlich stellt er eine Fotografie einer Versuchsapparatur zur Bestimmung der Halbwertszeit dar sowie die Formel selbst. Hoffmann (1981) gibt eine Definition der Halbwertszeit an sowie die entsprechende Formel. Bei Walz (1982) wird die Halbwertszeit anhand eines Versuches erklärt und in einer Tabelle werden die Halbwertszeiten einiger Isotope dargestellt. Duit et al. (1983) erklären die Halbwertszeit über einen Versuch, bei dem die Zerfallszeit eines Cäsiumpräparates mit einem Geigerzähler gemessen wird. In einer Tabelle werden die Halbwertszeiten verschiedner Isotope der Uran 238-Zerfallsreihe angegeben. Gross & Berhag (1985) stellen die Halbwertszeit über einen Versuch zum Zerfall von Radon dar. Die Halbwertszeit wir dabei mit Hilfe der Aktivität erklärt: „Versuch: wir messen, wie I¹⁷ abnimmt, wenn wir kein neues Radon zuführen. Am Schaubild [ ] erkennen wir, daß I und damit die Aktivität nach jeweils 54 sec auf die Hälfte sinkt. Diese Zeit heißt Halbwertszeit“ (GROSS & BERHAG 1985:321). Zusätzlich stellen sie eine Zerfallskurve zur Halbwertszeitbestimmung grafisch dar. Im Zusammenhang mit dem Zerfallsgesetz stellen Dorn & Bader (1986) die Halbwertszeit einiger Elemente tabellarisch dar und beschreiben diese im Fließtext. Leopold & Zins (1986) geben eine Definition zur Halbwertszeit und schreiben einen kurzen Fließtext dazu. Heepmann et al. (1987) beschreiben die Halbwertszeit über einen Versuch, stellen eine Tabelle mit Halbwertszeiten dar sowie mehrere Aufgaben für die Schüler/innen. Bei Bergmann et al. (1987) wird die Halbwertszeit im Fließtext beschrieben und in diesem Zusammenhang das Zerfallsgesetz mathematisch hergeleitet. Das 6. Kriterium hinterfragt was auf den Abbildungen zu sehen ist. Grimsehl (1974) stellt 2 Versuchsapparaturen dar und zwei Nebelkammeraufnahmen. Dorn (1975) bildet mehrere Fotos von Strahlenbahnen ab sowie Zeichnungen von Versuchsaufbauten und Darstellungen von Zerfallskurven. Kuhn (1976) stellt Fotografien von Wissenschaftler/innen und von Versuchsapparaturen dar. Auf anderen Abbildungen lassen sich Zeichnungen von Messkuven oder Termschema von Zerfällen finden. Bei Schröder et al. (1977) werden Fotografien von Menschen und Geräten sowie Zeichnungen abgebildet. Heywang und Nücke (1978) stellen sowohl Zeichnungen als auch Fotografien von Versuchen, Geräten und Zerfallskurven dar. Im Schulbuch von Kuhn (1979) lassen sich Fotografien von Personen und Nebelkammeraufnahmen finden sowie Zeichnungen von Kurven und Schaltskizzen. Bei Hoffmann (1981) sind nur Zeichnungen vorhanden. Walz (1982) zeigt größtenteils Fotografien, sowohl von Personen als auch von Versuchsaufbauten und Nebelkammerspuren. Des Weiteren werden Kernreaktionen in Zeichnungen dargestellt. Bei Duit et al. (1983) lassen sich größtenteils Fotografien von Versuchen, Menschen und Geräten finden und wenige gezeichnete Darstellungen. Gross & Berhag (1985) bilden sowohl Fotografien, als auch Skizzen und Zeichnungen ab. Dorn & Bader (1986) zeigen eine Fotografie vom Ehepaar Curie sowie zwei Nebelkammeraufnahmen. Die übrigen Abbildungen sind Zeichnungen von Nachweisgeräten oder Versuchaufbauten sowie mathematische Darstellungen. Im Schulbuch von Leopold & Zins (1986) werden Darstellungen von Kernzerfällen abgebildet. Fotografien sind nicht vorhanden. Heepmann et al. (1987) stellen Fotografien dar, auf denen Personen, Geräte und Versuchsaufbauten abgebildet werden. Zusätzlich werden Zeichnungen von Kernzerfällen dargestellt. Im Physikbuch von Bergmann et al. (1987) lassen sich sowohl Fotografien als auch Zeichnungen finden, die Geräte, Versuchsaufbauten oder Schaltskizzen zeigen. Personen werden in diesem Kapitel nicht abgebildet.

Analyse der ausgewählten Schulbücher 60

Mit dem 7. Kriterium stellt sich die Frage, wie umfangreich die Verweise und Hinweise in die Geschichte sind?

Legende:

Der/die Wissenschaftler/in wird nicht erwähnt: -

Der/die Wissenschaftler/in wird zwar namentlich erwähnt, jedoch nicht weitergehend beschrieben oder fotografisch dargestellt: +

Der/die Wissenschaftler/in wird erwähnt, Leben und Arbeit beschrieben und/oder fotografisch dargestellt: ++

Tabelle 4:Darstellung der historischen Erwähnung von Wissenschaftler/innen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eigene Darstellung

Analyse der ausgewählten Schulbücher 61

Die 8. Fragestellung lautet: welche Hinweise gibt es bezüglich der Gefahren durch ionisierende Strahlung? Bei Grimsehl (1974) werden mögliche Strahlenschäden und der Strahlenschutz in einem Unterkapitel umfassend dargestellt. Dorn (1975) gibt keine Hinweise über Gefahren durch ionisierende Strahlung in seinem Buch an, ebenso wenig wie Heywang & Nücke (1978) und Kuhn (1979). Bei Kuhn (1976) werden die Grundregeln zum Arbeiten mit radioaktiver Strahlung dargestellt. Dazu heißt es: „Als Grundregeln für das Arbeiten mit diesen Präparaten haben zu gelten: Abstand halten! Mit kleinen Mengen arbeiten! Stets gut abschirmen!“ (KUHN 1976:33). Auch wird auf die zum damaligen Zeitpunkt geltende Strahlenschutzverordnung hingewiesen. Schröder et al. (1977) behandeln in ihrem Schulbuch die Fragen: „warum muß man sich vor starker radioaktiver Strahlung schützen und wie kann man sich vor starker radioaktiver Strahlung schützen?“ (SCHRÖDER et al. 1977:254). Hoffmann (1981) weist auf Schäden hin, die durch eine direkte Einwirkung der Strahlen hervorgerufen werden können, wie z.B. Funktionsstörungen der Zellen sowie auf Schäden durch indirekte Einwirkung wie z. B. durch freie Radikale. Zudem werden mögliche genetische Schädigungen angesprochen. Im Schulbuch von Walz (1982) lässt sich ein separater Abschnitt finden, der die biologischen Strahlenwirkungen beschreibt und auf die Strahlenkrankheit hinweist. Duit et al. (1983) stellen die Strahlenschäden und den Strahlenschutz umfassend auf 2 Seiten des Buches dar. Insbesondere wird auf die damals aktuelle Strahlenschutzverordnung von 1976 hingewiesen. Bei Gross & Berhag (1985) werden im Absatz Gefahren durch ionisierende¹⁸ Strahlung ausführlich die unterschiedlichen Quellen der Strahlenbelastung beschrieben. Dies sind laut Gross und Berhag der terrestrische Anteil, der interne Strahlungsanteil durch radioaktive Substanzen im Körper und der kosmische Anteil. Zudem werden die möglichen Schäden wie z. B. Leukämie benannt. Dorn & Bader (1986) behandeln auf mehreren Seiten die Strahlenschäden, die Strahlenbelastung des Menschen sowie den Strahlenschutz. Bei Leopold & Zins (1986) wird im analysierten Kapitel nicht auf Gefahren durch ionisierende Strahlen hingewiesen. Dies geschieht jedoch im Zusammenhang mit den Kernreaktoren in einem anderen Abschnitt. Bei Heepmann et al. (1987) werden auf mehreren Seiten die Gefahren durch ionisierende Strahlen behandelt, ferner wird im Anschlusskapitel auf die Folgen von Atombombenexplosionen hingewiesen und die Katastrophe von Tschernobyl beschrieben. Bergmann et al. (1987) stellen die Gefahren, Schäden und den Strahlenschutz ebenfalls in einem gesonderten Kapitel im Anschluss umfangreich dar.

6.4.1 Zusammenfassung der Analyseergebnisse

1. Kriterium: In dieser Epoche wird das Kapitel der Radioaktivität häufig noch historisch über die Arbeiten Becquerels und der Curies eingeleitet. Dabei wird auch auf Uran, Uransalze und Uranerze Bezug genommen und einmal Polonium und Radium erwähnt. Diese geschichtlichen Darstellungen sind häufig jedoch recht kurz. Die verschiedenen Strahlungsarten werden jedoch in 8 der 14 Schulbücher nicht im direkten Zusammenhang mit der Historie beschrieben, sondern erst einige Abschnitte oder Seiten später. In 2 Fällen wird die Einführung der Strahlenarten eng mit den Nachweismethoden kombiniert. In den anderen Fällen werden nach der Historie die Zerfälle, Nachweismethoden oder auch ein Kernkraftwerk beschrieben, bevor die Strahlungsarten separat eingeführt werden.
2. Kriterium: In 13 der 14 analysierten Physikschulbücher werden Nachweismethoden genannt und beschrieben. Dabei wird die photographische Platte fast immer nur benannt, aber nicht weiter erläutert. Der Geiger-Müller-Zähler (in unterschiedlichen namentlichen Bezeichnungen) ist in allen Büchern vertreten und wird häufig im Rahmen eines Versuches beschrieben. Auch die Nebelkammer findet in 12 Schulbüchern Erwähnung. Auch sie wird häufig innerhalb eines Versuches beschrieben. In 3 Büchern wird ein Szintillationszähler beschrieben, ebenso häufig wie die Ionisationskammer. Des Weiteren lassen sich in den Schulbüchern Blasenkammern, Elektroskope, Funkenstrecken, das Spinthariskop, der Photomultiplier, die Diffusionsnebelkammer und ein Halbleiter-Strahlungsdetektor finden. Auffällig sind die sehr breite Fächerung der Nachweismethoden und die Vielfältigkeit ihrer Beschreibung.
3. Kriterium: Im ältesten Buch der Epoche von 1974 lässt sich für die α − Strahlen die Bezeichnung Kanalstrahlen finden und für die β − Strahlen die Bezeichnung Kathodenstrahlen. Im Schulbuch von 1981 werden sowohl die α − Strahlen als auch die β − Strahlen als Korpuskularstrahlung bezeichnet. Im Schulbuch von Kuhn (1979) werden die γ − Strahlen als sehr kurzwelliges Licht beschrieben. Das Lehrbuch von 1985 benutzt für die γ − Strahlen die Bezeichnung Ultra-Ultraviolettstrahlung. Ansonsten lassen sich in den übrigen Büchern keine außergewöhnlichen Bezeichnungen bezüglich der Strahlen finden.
4. Kriterium: In dieser Epoche kommt es vermehrt zum Auftreten von Kernreaktionsgleichungen in den Büchern. Diese werden sowohl in der allgemeinen Form, als auch anhand konkreter Beispiele in 8 von 14 Schulbüchern dargestellt. Ebenso ist die Darstellung von Zerfallsreihen anhand der Elemente Uran oder Thorium üblich. Das Zerfallsgesetz wird in 7 Physikbüchern mathematisch behandelt und in einer Formel dargestellt. Fast alle Bücher behandeln die Zerfallsprozesse im Fließtext, einige auch in tabellarischer Form. Eine grafische Darstellung eines Zerfallsprozesses als Exponentialfunktion erfolgt in diesem Zusammenhang jedoch nur in 8 Fällen. Zwar gibt es in 4 weiteren Büchern Darstellungen der Zerfallsgesetze als Exponentialfunktion, diese werden jedoch in direktem Zusammenhang mit der Halbwertszeit dargestellt.
5. Kriterium: Die Halbwertszeit wird in fast allen Schulbüchern anhand einer Definition dargestellt. In 7 Büchern wird ein Versuch dargestellt, meistens der Zerfall von Radon, bei dem die Halbwertszeiten gemessen werden. In diesem Zusammenhang werden dann auch Darstellungen in Form von Exponentialfunktionen gezeigt und als „Halbwertszeit“ betitelt. In einigen Büchern wird zusätzlich noch die Halbwertszeit in Anlehnung an das Zerfallsgesetz und an die Aktivität mathematisch dargestellt. Die tabellarischen Darstellungen der Halbwertszeit werden mit den tabellarischen Darstellungen der Zerfallsprozesse kombiniert.
6. Kriterium: In allen Physikbüchern lassen sich Zeichnungen finden. Diese bilden Versuchsapparaturen, Messergebnisse, Termschemata, Geräte, Schaltskizzen, Kernzerfälle und Nachweisgeräte ab. In 2 der 14 Physikbücher werden im untersuchten Kapitel keine Fotos abgebildet. Die übrigen 12 Bücher zeigen Fotografien von Nebelkammerspuren, Versuchsapparaturen, Wissenschaftler/innen, weiteren Personen. Die Gesamtanzahl der Abbildungen ist im Vergleich zu den vorangegangenen Epochen recht hoch, auch die Breite der Motive hat sich vergrößert.
7. Kriterium: Henri Bequerel findet in 13 der 14 Schulbücher Erwähnung, wird jedoch nur einmal tiefergehend beschrieben. Marie Curie wird 12-mal erwähnt und davon wiederum 3- mal portraitiert. Das Gleiche gilt für ihren Mann Pierre Curie, der in denselben Werken erwähnt wird. Sir Ernest Rutherford taucht nur in 6 der 14 Schulbücher auf und wird nur einmal im Portrait dargestellt. Dies geschieht in einem der Werke, in dem auch Marie und Pierre Curie portraitiert werden. Als weitere Wissenschaftler/innen werden, Bohr, Fayans, Fermi Geiger, Hahn, Lenard, Müller, Newton, Straßmann, Soddy und Wilson benannt. Keiner von ihnen wird jedoch genauer beschrieben.
8. Kriterium: Die Gefahren, die von der ionisierenden Strahlung ausgehen sowie die diesbezüglichen Schutzmaßnahmen werden in 11 von 14 Schulbüchern beschrieben. In 7 dieser Fälle geschieht dies in gesonderten Abschnitten oder sogar in einem separaten Kapitel, das sich mit den Folgen der Strahlungen auseinandersetzt. Auch der Strahlenschutz in Verbindung mit der zum damaligen Zeitpunkt aktuellen Strahlenschutzverordnung wird thematisiert. Im Schulbuch von Heepmann et al. (1987) wird bereits auf die Folgen des Reaktorunfalls von Tschernobyl hingewiesen.

6.5 Die Zeit ab der Wiedervereinigung 1990

Die ausgewählten Schulbücher dieser Epoche sind:

1. Dorn & Bader (1990) Physik Oberstufe. Gesamtband 12/13. Hannover.
2. Wilke, H.-J. (1991): Physik Lehrbuch Klasse 10. 4. Auflage. Berlin.
3. Gross & Berhag (1992): atome kerne quanten. 1. Auflage. Stuttgart.
4. Kuntze & Morgenstern (1994): Physik Grundkurs. Atomphysik quanten hüllen kerne.
2. Auflage. München.
5. Boysen & Glunde & Heise (1995): Physik für Gymnasien. Sekundarstufe I Länderausgabe C. Teilband 2. 1. Auflage. Berlin.
6. Duit & Häußler & Mikelskis (1995): Physik. Um die Welt zu begreifen. Frankfurt am Main.
7. Ebert & Hache & W. Krug (1995): Lehrbuch Physik Sekundarstufe 2 Gesamtband. 1. Auflage. Berlin.
8. Kuhn, W. (1996): Physik Band II 2. Teil 12/13. 1. Auflage. Braunschweig.
9. Walz, A. (1997): Blickpunkt Physik. Hannover.
10. Grehn & Krause (1998): Metzler Physik. 3. Auflage. Braunschweig.
11. Liebers & Wilke (1999): Physik Optik Kernphysik Mechanik Elektrizitätslehre.1. Auflage. Berlin.
12. Dorn & Bader (2000): Physik Gymnasium Sek II 12/13. Hannover.
13. Hammer & Knauth & Kühnel (2000): Physik 13. 2. Auflage. München.

Einleitend stellt sich die Frage: Über welche Darstellungsart werden die Strahlungsarten eingeführt? Dorn & Bader (1990) beginnen das Kapitel mit einem kurzen fachlichen Abschnitt über die Atomhülle. Dann werden einleitend die historischen Arbeiten von Becquerel mit dem Element Uran und dem Ehepaar Curie beschrieben. Als Merksatz wird hervorgehoben, dass radioaktive Stoffe ohne äußeren Einfluss eine Strahlung aussenden. Die einzelnen Strahlungsarten werden später separat voneinander dargestellt. Bei Wilke (1991) wird zuerst die Entdeckung der Kernstrahlung beschrieben. Hierzu werden die Arbeiten von Becquerel mit Uransalzen und Marie Curie herangezogen. Anschließend werden die Arten der Kernstrahlung einzeln vorgestellt. Sehr knapp beschreiben Gross & Berhag (1992) die Arbeiten Becquerels und die Uranstrahlung. Anschließend wird die Radiumstrahlung in einem Versuch beschrieben, bevor dann einzeln die Eigenschaften der verschiedenen Strahlungsarten dargestellt werden. Über eine ausführliche Darstellung der Arbeiten von Becquerel mit Uransalz und des Ehepaares Curie führen Kuntze & Morgenstern (1994) die radioaktiven Strahlen ein. Bei Boysen et al. (1995) werden nach einer historischen Einführung und mehreren Versuchsvorschägen, die verschiedenen Strahlungsarten im Unterpunkt Info dargestellt. Duit et al. (1995) beginnen zuerst mit den radioaktiven Erscheinungen, dann mit einer umfassenden Darstellung der Lebenswerke von Becquerel, der die Uranstrahlen entdeckte und Marie Curie. Es folgt ein Schülerversuch zur Messung der Radioaktivität, bevor anschließend die drei Arten der Radioaktivität vorgestellt werden. Ebert et al. (1995) leiten mit der Überschrift ionisierende Strahlung ein. Anschließend folgt eine Darstellung der Arbeiten Becquerels mit Urankaliumsulfat, bevor die einzelnen Strahlungsarten detailliert beschrieben werden. Kuhn (1996) beginnt seine einleitende Darstellung mit den Arbeiten Röntgens, Becquerels und des Ehepaares Curie. Letztere entdeckten die Elemente Polonium und Radium. Im Anschluss werden die drei ionisierenden Strahlungsarten beschrieben. Walz (1997) beginnt mit folgender Überschrift: „Strahlung radioaktiver Stoffe schwärzt Filme“ (WALZ 1996:418). Ein Historienbezug ist jedoch nicht vorhanden. Die drei Arten der Strahlung werden erst einige Seiten später beschrieben. Grehn & Krause (1998) stellen einen historischen Ablauf der Forschungsergebnisse von Becquerel -unter Bezugnahme auf Uransalz-, der Curies und Rutherford einleitend dar. Liebers & Wilke (1999) leiten das Kapitel Radioaktivität und Strahlenschutz über den Reaktorunfall von Tschernobyl ein. Anschließend werden die α − Strahlung , die + β − Strahlung , die β − − Strahlung und die γ − Strahlung dargestellt. Dorn & Bader (2000) beginnen mit den Portraits von Rutherford und Marie Curie. Dabei werden Marie Curies Arbeiten mit der Pechblende erwähnt. Auf der nächsten Seite werden die drei Strahlungsarten kurz beschrieben. Bei Hammer et al. (2000) werden die Strahlungsarten über ihre Wirkungen und Nachweismöglichkeiten eingeführt. Es schließt sich die Frage an, welche Methoden zum Nachweis ionisierender Strahlung genannt und welche beschrieben werden? Dorn & Bader (1990) beschreiben die Funktionsweise uns das Arbeiten mit einer Nebelkammer und mit einem Geiger-Müller- Zählrohr. Des Weiteren werden Energiemessungen mit Hilfe von Halbleiterdetektoren und Szintillationszählern vorgenommen. Bei Wilke (1991) werden als Nachweisgeräte für die Kernstrahlung das Geiger-Müller-Zählrohr, die Wilsonsche Nebelkammer und fotografische Schichten genannt und beschrieben. Im Schulbuch von Gross & Berhag (1992) werden die Autoradiografie , eine Ionisationskammer, das Geiger-Müller-Zählrohr und ein ¹⁹ Szintillationszähler genannt und umfassend beschrieben. Bei Kuntze & Morgenstern (1994) lassen sich das Elektroskop, die Ionisationskammer, das Zählrohr, eine Nebelkammer als mögliche Nachweismethoden finden. Boysen et al. (1995) beschreiben im Rahmen von Versuchen die Photomethode nach Becquerel, das Spinthariskop, eine Nebelkammer, eine Funkenstrecke und das Geiger-Müller-Zählrohr. Duit et al. (1995) stellen den Funkenbetrachter, auch Spinthariskop genannt, vor und beschreiben die Autoradiografie, das Geiger-Müller-Zählrohr und die Nebelkammer. Im Physikbuch von Ebert et al. (1995) werden das Geiger-Müller-Zählrohr, die Nebelkammer und die Blasenkammer als Nachweismethoden beschrieben. Zusätzlich werden die Ionisationskammer und der Szintillationszähler als Geräte zum Nachweis und zur Energiemessung dargestellt. Kuhn (1996) stellt das Geiger-Müller- Zählrohr dar, in separaten Kapiteln geht Kuhn auf den Szintillationszähler und einen Halbleiterdetektor ein. Walz (1997) beschreibt die Autoradiografie, das Spinthariskop, das Geigerzählrohr und die Nebelkammer als Nachweismethoden. Grehn & Krause (1998) stellen den Geiger-Müller-Zähler, die Nebelkammer und verschiedene Strahlungsdektoren vor. Bei Liebers & Wilke (1999) erfolgt der Nachweis der Kernstrahlung kurz mit folgenden Worten: „Alle Wirkungen der Kernstrahlung können zu deren Nachweis genutzt werden: Ionisation, Erzeugung von Lichtblitzen, Schwärzen von Fotofilmen und Erzeugung von Wärme“ (LIEBERS & WILKE 1999:205). Genauer dargestellt werden das Geiger-Müller- Zählrohr und die Nebelkammer. Dorn & Bader (2000) stellen die Blasenkammer, das Geiger- Müller-Zählrohr, eine Nebelkammer, einen Halbleiterzähler und den Szintillationszähler ausgiebig vor. Hammer et al. (2000) beschreiben das Elektroskop, die Ionisationskammer, das Geiger-Müller-Zählrohr und die Nebelkammer als Nachweismöglichkeiten. 3. Welche Bezeichnungen werden in Bezug auf Strahlungsarten genannt und erklärt? Bei Dorn & Bader (1990) wird weder von radioaktiver Strahlung noch von ionisierender Strahlung gesprochen, stattdessen werden die Bezeichnungenα − Teilchen und α − Strahlen verwendet. Das Gleiche gilt für β -und γ -Strahlung. Wilke (1991) bezeichnet alle Strahlungsarten gemeinsam als Kernstrahlung, die Bezeichnung radioaktive Strahlung lässt sich nicht finden. Bei Gross & Berhag (1992) lautet die Seitenüberschrift: „Die Untersuchung der natürlichen Kernstrahlung“ (Gross & Berhag 1992:104). Im Fließtext werden jedoch die Bezeichnungen Radiumstrahlung und radioaktive Strahlung verwendet. Einmal taucht auch die Bezeichnung Uranstrahlung auf. Bei Kuntze & Morgenstern (1994) wird wiederum von radioaktiver Strahlung gesprochen. Boysen et al. (1995) schreiben in ihrem Infokasten folgenden Satz: „Trifft die Strahlung von radioaktiven Stoffen auf Materie, so werden Ionenpaare erzeugt. Man nennt diese Strahlung daher ionisierende Strahlung“ (BOYSEN 1995:397). Diese Bezeichnung wird im Schulbuch auch beibehalten. Duit et al. (1995) verwenden die Bezeichnungen α −; β −;γ − Strahlung . Einmal taucht der Begriff Uranstrahlung auf. Bei Ebert et al. (1995) werden die Begriffe Kernstrahlung und ionisierende Strahlung verwendet. Kuhn (1996) schreibt zu Beginn von der ionisierenden Strahlung. Im Weiteren Verlauf findet sich die Aussage: „Da radioaktive Strahlung Gase ionisiert, wird sie auch `ionisierende Strahlung` genannt“ (KUHN 1996:456). Anschließend verwendet er wieder die Bezeichnung radioaktive Strahlung. Walz (1997) verwendet die Bezeichnung die Strahlung radioaktiver Stoffe. Einmal weist er darauf hin, dass die Strahlung, die Luft ionisiert, auch ionisierende Strahlung genannt wird. Grehn & Krause (1998) beschreiben die ionisierende Wirkung radioaktiver Strahlung. Ansonsten bleiben sie allgemein bei der Bezeichnung Strahlungsarten. Bei Liebers & Wilke (1999) wird die Bezeichnung Kernstrahlung verwendet. Dorn & Bader (2000) bleiben allgemein bei der Bezeichnung die Strahlungsarten. Hammer et al. (2000) schreiben von hochenergetischer Strahlung und von radioaktiver Strahlung, weisen dann jedoch darauf hin, dass radioaktive Strahlung ionisiert. Das 4. Kriterium soll untersuchen, wie die Zerfallsprozesse dargestellt werden. Bei Dorn & Bader (1990) werden keine Kernreaktionsgleichungen aufgeführt Es wird jedoch die Zerfallskonstante beschrieben sowie das Zerfallsgesetz. Dorn & Bader (1990) schreiben dazu: „Von einem einzelnen Abbildung 10:Kernreaktionsgleichung des β − Zerfalls , und des β + − Zerfalls Quelle: Wilke 1991:127 Zerfallsprozeß kann man nur vorhersagen, mit welcher Wahrscheinlichkeit er in der nächsten Sekunde eintreten wird. Die Wahrscheinlichkeit wird durch die Zerfallskonstante k = ln2/T angegeben“ (DORN & BADER 1990:371). Wilke (1991) stellt zu jeder Zerfallsform ein Beispiel in Form einer Kernreaktionsgleichung dar. Die radioaktive Zerfallskurve wird im Zusammenhang mit der Halbwertszeit dargestellt. Gross & Berhag (1992) beschreiben einen α − Zerfall mit Hilfe eines Versuches in der Ionisationskammer und stellen anschließend die Zerfallskonstante und das Zerfallsgesetz in einer Formel und als Exponentialfunktion vor. Bei Kuntze & Morgenstern (1994) werden für den α − Zerfall und für die β − Umwandlung mehrere Beispiele in Form von Reaktionsgleichungen angegeben. Grafisch werden vier Zerfallsreihen dargestellt. Auch das Zerfallsgesetz wird hergeleitet und grafisch dargestellt. Im Schulbuch von Boysen et al. (1995) werden die Zerfallsprozesse bildlich dargestellt und der α − Zerfall und der β − Zerfall beschrieben. Der γ − Zerfall wird jedoch nicht beschrieben. Zusätzlich lässt sich eine Abbildung der Zerfallsreihe von Uran-Radium vorfinden. Bei Duit et al. (1995) werden mehrere Kernreaktionsgleichungen dargestellt. Im Unterpunkt Zerfallsreihen wird die Zerfallsreihe von Uran 238 dargestellt sowie mehrere Aufgabenstellungen, die sich auf Zerfallsprozesse und die Halbwertszeit beziehen. Auch bei Ebert et al. (1995) wird die Zerfallsreihe von Uran 238 dargestellt und die Zerfallsreihen in einen Fließtext beschrieben. Das Zerfallgesetz wird als Formel und als Exponentialfunktion dargestellt. Kuhn (1996) beschreibt in seinem Unterpunkt das Zerfallsgesetz: „Der physikalischen Beschreibung zugänglich ist aber die statistische Gesetzmäßigkeit für eine Gesamtheit aus vielen radioaktiven Atomen.“ (KUHN 1996:457). Es folgt die mathematische Darstellung des Zerfallsgesetzes und eine grafische Darstellung als Exponentialfunktion. Walz (1997) stellt sowohl für den α − Zerfall als auch für den β − Zerfall eine Kernreaktionsgleichung dar. Das Zerfallsgesetz wird jedoch nicht dargestellt, stattdessen beschreibt Walz die Aktivität und die Zählrate eines Stoffes und stellt diese grafisch dar. Bei Grehn & Krause (1998) werden die Kernreaktionsgleichungen in der allgemeinen Form dargestellt. Zusätzlich werden die drei natürlichen und eine künstliche Zerfallsreihe beschrieben. Die Darstellung des Zerfallsgesetzes erfolgt in mathematischer Form und für einen γ − Zerfall in grafischer Darstellung als Exponentialfunktion. Im Schulbuch von Liebers & Wilke (1999) wird der Spontanzerfall am Beispiel des α − Zerfalles in einer Abbildung dargestellt. Das Zerfallsgesetz wird nicht beschrieben. Dorn & Bader (2000) stellen das Zerfallsgesetz im Zusammenhang mit der Halbwertszeit dargestellt. Die Beschreibung des radioaktiven Zerfalls und der Wahrscheinlichkeit erfolgt erst in der Vertiefung. Zerfallsreihen werden jedoch nicht dargestellt. Hammer et al. (2000) stellen die Kernreaktionsgleichungen in allgemeiner Form dar. Für den m 0 m + 0 − − β − Zerfall lautet diese: „ n X → Y n+1 + −1 e “ (HAMMER et al. 2000:99). Zusätzlich wird die Zerfallsreihe von Uran- Radium abgebildet. Die Behandlung des Zerfallsgesetzes erfolgt erst an anderer Stelle im Buch. Das 5. Analysekriterium schließt sich mit der Frage an, in welcher Form die Halbwertszeit dargestellt wird. Dorn & Bader (1990) führen die Halbwertszeit über den Zerfall von Thoron ein. Dazu wird der Ionisationsstrom in Abhängigkeit von t grafisch dargestellt. Die Halbwertszeit wird wie folgt definiert: „Die Halbwertszeit [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] gibt die Zeitspanne an, nach der etwa die Hälfte der Kerne zerfallen ist. Es ist [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] “ (DORN & BADER 1990:370). Bei Wilke (1991) wird die Halbwertszeit im Fließtext beschrieben und die Halbwertzeiten einiger Nuklide werden tabellarisch dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 11: Halbwertszeit und Zerfallsprozess

Quelle: Kuntze & Morgenstern 1994:83

Auch wird eine radioaktive Zerfallskurve im Abschnitt Halbwertszeit dargestellt. Gross & Berhag (1992) behandeln die Halbwertszeit direkt im Anschluss an das Zerfallsgesetz. Sie wird als die „Zeitspanne beschrieben, in der die Zerfallsrate auf die Hälfte des ursprünglichen Wertes sinkt [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] “ (GROSS & BERHAG 1992:114). Kuntze & Morgenstern (1994) λ beschreiben das Zerfallsgesetz und die Halbwertszeit in einem gemeinsamen Kapitel. Über das Zerfallsgesetz wird die Halbwertszeit erklärt. In einer Tabelle werden die Halbwertszeiten der Stoffe im Tschernobyl-Niederschlag dargestellt. Ein ähnliches Vorgehen lässt sich bei Boysen et al. (1995) finden. Auch hier werden Halbwertszeit und Zerfallsprozesse zusammen betrachtet. Duit et al. (1995) beschreiben die Halbwertszeit im Fließtext und stellen sie in einer Tabelle und einer Zeichnung mit einer abnehmenden Anzahl von radioaktiven Fässern bildlich dar. Bei Ebert et al. (1995) schließt sich die Halbwertszeit ebenfalls den Zerfallsprozessen an. Sie wird in einem Fließtext beschrieben, in einer Tabelle werden die Halbwertszeiten einiger radioaktiver Stoffe angegeben. Kuhn (1996) stellt in Anschluss an das Zerfallsgesetz die Halbwertszeit knapp dar. Es folgt eine Tabelle mit den Halbwertszeiten einiger radioaktiver Substanzen und die Abbildung einer Zerfallskurve in logarithmischer Darstellung. Bei Walz (1997) wird die Halbwertszeit in engem Zusammenhang mit der Aktivität beschrieben. Die Halbwertszeiten einiger Elemente werden tabellarisch dargestellt und die Halbwertszeit als Zerfallsprozess mit einer Exponentialfunktion dargestellt. Grehn & Krause (1998) beschreiben die Halbwertszeit knapp im Fließtext und stellt sie für einige Elemente tabellarisch dar. Liebers & Wilke (1999) stellen die Halbwertszeit als ein Maß für die Lebensdauer eines radioaktiven Stoffes dar. Am Beispiel von Co − 60 wird sie als Exponentialfunktion und in einer anderen Darstellungsform anhand von sich halbierenden Rechtecken dargestellt. Dorn & Bader (2000) beschreiben den Zerfall von Thorium in einer Ionisationskammer und stellen den Zerfallsprozess grafisch dar. Über die Zerfallskonstante λ wird die Halbwertszeit beschrieben. Hammer et al. (2000) leiten die Halbwertszeit ebenfalls über die Zerfallskonstante ein. Zusätzlich wird sie anhand einer Zerfallskurve dargestellt und mehrere Halbwertszeiten von Radionukliden in einer Tabelle dargestellt. Das 6. Analysekriterium fragt: Was ist auf den Abbildungen zu sehen? Bei Dorn & Bader (1990) werden mehrere Fotografien von Wissenschaftler/innen und von Nebelkammern gezeigt, die übrigen Abbildungen sind Zeichnungen von Versuchaufbauten oder mathematische Darstellungen. Bei Wilke (1991) lassen sich Fotografien von Personen sowie Nebelkammeraufnahmen finden. Zusätzlich gibt es auch gezeichnete Darstellungen von Zerfallsprozessen und Versuchsaufbauten. Gross & Berhag (1992) zeigen Fotografien von Nachweisapparaturen sowie Aufnahmen von Oszilloskopbildschirmen. Die Zeichnungen bilden Versuchsanleitungen und mathematische Darstellungen ab. Im Schulbuch von Kuntze & Morgenstern (1994) lassen sich viele Fotografien von Wissenschaftler/innen entdecken sowie Zeichnungen von Versuchsaufbauten und mathematische Darstellungen. Auch Boysen et al. (1995) stellen größtenteils Fotografien von Versuchsapparaturen und Nachweisgeräten dar. Die Zeichnungen stellen Zerfallsprozesse und Zerfallskurven dar. Bei Duit al. (1995) lassen sich Fotografien von Wissenschaftler/innen, Aufnahmen des Reaktors von Tschernobyl sowie Nachweisgeräte finden. Die Zeichnungen -im Comicstil gehalten- zeigen Personen oder Zerfallsreihen. Ebert et al. (1995) zeigen mehrere Fotografien von Personen und Geräten. Die Zeichnungen stellen häufig Zerfallsprozesse dar. Kuhn (1996) stellt vorwiegend Zeichnungen von Versuchaufbauten und Messkurven dar. Fotografien werden nur wenige gezeigt. Sie sind in schwarz-weiß gehalten und zeigen Versuchsgeräte. Walz (1997) stellt sowohl Fotografien, als auch Zeichnungen von Personen, Geräten, Zerfallsprozessen etc. dar. Grehn & Krause (1998) stellen wenige Fotografien von Nebelkammeraufnahmen dar. Der Großteil der Abbildungen sind Zeichnungen von Versuchsskizzen. Im Schulbuch von Liebers & Wilke (1999) werden Fotografien von Wissenschaftler/innen, Nebelkammeraufnahmen, und Versuchsapapraturen gezeigt. Zerfallsprozesse werden als Zeichnungen dargestellt. Neben wenigen Fotografien von Wissenschaftler/innen und Nebelkammern werden bei Dorn & Bader (2000) größtenteils Zeichnungen von Nachweisgeräten und mathematische Darstellungen abgebildet. Hammer et al. (2000) zeigen Fotografien von Wissenschaftler/innen, Nebelkammeraufnahmen und Versuchsaufbauten. Die übrigen Darstellungen sind Zeichnungen von Messkurven und Versuchsaufbauten.

Analyse der ausgewählten Schulbücher 71

Das 7. Analysekriterium hinterfragt, wie umfangreich sind die Verweise und Hinweise in die Geschichte sind

Legende:

Der/die Wissenschaftler/in wird nicht erwähnt: -

Der/die Wissenschaftler/in wird zwar namentlich erwähnt, jedoch nicht weitergehend beschrieben oder fotografisch dargestellt: +

Der/die Wissenschaftler/in wird erwähnt, Leben und Arbeit beschrieben und/oder fotografisch dargestellt: ++

Tabelle 5:Darstellung der historischen Erwähnung von Wissenschaftler/innen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eigene Darstellung

8. Welche Hinweise gibt es bezüglich der Gefahren durch ionisierende Strahlung? Dorn & Bader (1990) stellen in einem extra Kapitel die möglichen Strahlenschäden dar und gehen auf die Strahlenschutzvorschriften ein. An dieser Stelle erfolgt ein Verweis auf ein Kapitel im Mittelstufenband. Wilke (1991) äußert sich dahingehend, dass die Kernstrahlung in der Medizin zur Geschwulstbehandlung genutzt wird. Auf Gefahren weist er nicht hin. Gross & Berhag (1992) behandeln in einem separaten Kapitel den Einfluss der Strahlenart auf den Menschen, die natürliche Strahlenbelastung, die künstliche Strahlenbelastung sowie Strahlenschäden. Auch werden Strahlenschutzmaßnahmen vorgestellt sowie die Strahlenbelastung im Physikunterricht angesprochen. Kuntze & Morgenstern (1994) stellen den Strahlenschutz ebenfalls in einem separaten Kapitel dar. Es werden die biologischen Strahlenwirkungen, die Strahlenbelastung des Menschen sowie Messverfahren vorgestellt. Auch Boysen et al. (1995) stellen Gefahr und Nutzen der Radioaktivität dar. Einleitend wird die Katastrophe von Tschernobyl dargestellt und es werden die Folgen von Atombombenexplosionen beschrieben. Es folgen die biologischen Strahlenwirkungen und die Probleme der Nutzung der Kernenergie. Zusätzlich wird die Frage aufgeworfen: „Wohin mit den radioaktiven Spaltprodukten?“ (BOYSEN et al. 1995:414). Duit et al. (1995) stellen die Belastungspfade der Radioaktivität vor, wobei auch die Wirkungen auf den Menschen beschrieben werden. Als Nächstes werden Strahlenschutzregeln vorgestellt und es wird auf die Folgen von Atombombenexplosionen eingegangen. Ebert et al. (1995) gehen im Abschnitt Exkurs in die Technik auf den Strahlenschutz ein. Im Exkurs in die Natur werden die biologischen Folgen der Strahlung vorgestellt. Im Schulbuch von Kuhn (1995) werden wiederum in einem separaten Kapitel die Strahlenbelastungen und das Strahlenrisiko beschrieben. Insbesondere geht Kuhn auf die Strahlenschutzverordnung ein. Sehr ausführlich beschreibt Walz (1997) die Wirkungen der Strahlen, wobei insbesondere die körperlichen Schädigungen beschrieben werden. Weiter wird auf die jährliche Strahlendosis eines Menschen Bezug genommen und die unterschiedlichen Strahlungsquellen werden beschrieben. Grehn & Krause (1998) beschreiben umfassend die biologischen Wirkungen der Strahlen sowie den Strahlenschutz. Ganz am Ende des Kapitels wird separat der Reaktorunfall von Tschernobyl thematisiert. Liebers & Wilke (1999) stellen die Wirkungen der Kernstrahlung auf den Organismus dar und gehen kurz auf den Strahlenschutz ein. Bei Dorn & Bader (2000) werden die Auswirkungen der ionisierenden Strahlen umfassend beschrieben. Auch wird die Strahlenexposition des Menschen dargestellt. Am Ende folgt kurz ein Abschnitt zum Strahlenschutz. Hammer et al. (2000) stellen die biologischen Auswirkungen der Strahlung wiederum in einem separaten Kapitel dar. Sie gehen auf die Energie- und Äquivalenzdosis ein und beschreiben die natürliche Strahlenbelastung des Menschen. Am Ende des Abschnitts wird der Strahlenschutz in Schule und Beruf dargestellt.

6.5.1 Zusammenfassung der Analyseergebnisse

1. Kriterium: In der Epoche nach der Wiedervereinigung werden zu Beginn des Kapitels Radioaktivität zwar geschichtliche Einführungen dargestellt, die auf Becquerel und seine Versuche mit Uransalzen, der Uranstrahlung oder Urankaliumsulfat eingehen. Die eigentliche Beschreibung der einzelnen Strahlungsarten erfolgt jedoch häufig erst einige Abschnitte oder Seiten später. Dazwischen werden Versuche oder Nachweismethoden aufgeführt, aus denen hervorgeht, dass es unterschiedliche Strahlungsarten gibt. Im Schulbuch von 1999 erfolgt die Einleitung über die Folgen der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl. Über diesen Denkanstoß erfolgt die Darstellung des Spontanzerfalls und der Strahlen.
2. Kriterium: Neben dem bloßen Nachweis der ionisierenden Strahlung werden einige Geräte auch zur Energiemessung der Strahlung genutzt. Diese Unterscheidung wird in 2 der 13 Bücher vorgenommen. In allen Schulbüchern wird der Geiger-Müller-Zähler beschrieben. In 11 der 13 Schulbücher wird auf eine Nebelkammer, häufig ist es die Wilsonsche Nebelkammer, Bezug genommen. Weitere Nachweisgeräte sind die Ionisationskammer, das Elektroskop, die Photomethode, das Autoradiografieverfahren, das Spinthariskop, die Blasenkammer. Zusätzlich zur Energiemessung werden der Halbleiterdetektor und der Szintillationszähler aufgeführt. Die Nachweismethoden und -geräte sind häufig einzeln an unterschiedlichen Stellen in den Büchern zu finden.
3. Kriterium: Bei den Bezeichnungen, die für die Strahlungsarten verwendet werden, zeigt sich ein Spaltung in den Büchern. Während 4 Schulbücher die Bezeichnung Kernstrahlung verwenden, wird in 4 anderen Büchern von radioaktiver Strahlung gesprochen. In 2 Büchern treten Mischformen auf, da sowohl von ionisierender Strahlung als auch von Kernstrahlung oder radioaktiver Strahlung gesprochen wird. 3 Schulbücher bleiben bei einer allgemeinen Bezeichnung, indem von den Strahlungsarten die Rede ist, oder von α − Strahlung , β − Strahlung undγ − Strahlung .
4. Kriterium: Die Zerfallsprozesse werden in allen Büchern recht umfangreich thematisiert. So lassen sich in 6 Büchern Kernreaktionsgleichungen entweder in einer allgemeinen Form oder anhand konkreter Beispiele finden. In 8 Büchern wird das Zerfallsgestz in einer Formel dargestellt und teilweise sogar hergeleitet. Des Weiteren lassen sich in den Schulbüchern die Darstellungen von Zerfallsreihen finden. Erstmals kommt es auch zur Beschreibung der Zerfallskonstante und der Aktivität. Grafische Darstellungen eines Zerfallsprozesses in Form einer Exponentialfunktion sind in 4 Büchern dem Abschnitt der Zerfallsprozesse zuzuordnen. Die übrigen grafischen Darstellungen werden im Unterpunkt Halbwertszeit abgebildet oder sind in einem gemeinsamen Abschnitt dargestellt.
5. Kriterium: In 8 Fällen wird die Halbwertszeit im direktem Anschluss an die Zerrfallsprozesse behandelt. In zwei weiteren Fällen sind die Darstellungen in einem gemeinsamen Absatz zu finden. Dementsprechend erfolgt die grafische Darstellung der Zerfallsprozesse als Exponentialfunktion 9-mal im Abschnitt Halbwertszeit. Zusätzlich wird in 2 Schulbüchern die Halbwertszeit durch einen Versuch beschrieben, bei dem der Zerfall von Thoron bzw. Thorium beschrieben wird. Neben einer tabellarischen Zusammenfassung der Halbwertszeiten verschiedener Elemente lassen sich auch zeichnerische Darstellungen von sich halbierenden radioaktiven Fässern oder Rechtecken finden.
6. Kriterium: Insgesamt lässt sich eine große Anzahl von Fotografien und Zeichnungen in den unterschiedlichen Schulbüchern vorfinden. Die Fotografien zeigen Wissenschaftler/innen, Nebelkammeraufnahmen, Nachweisapparaturen, einen Oszilloskopbildschirm und auch Aufnahmen des Reaktors von Tschernobyl. Die gezeichneten Darstellungen bilden Zerfallsprozesse, Messkurven, Versuchsskizzen, Personen und Versuchsgeräte ab.
7. Kriterium: Henri Becquerel wird in allen Schulbüchern der Epoche benannt, in 4 Büchern lässt sich eine Beschreibung seines Lebens und Wirkens bzw. ein Portraitfoto von ihm finden. Mit 13 Nennungen und 8 Portraits wird Marie Curie in dieser Epoche besonders herausgestellt. Pierre Curie wird ebenfalls 13-mal benannt und 7-mal portraitiert. Sir Ernest Rutherford findet zumindest in 9 Büchern Erwähnung und wird 3-mal genauer beschrieben. Weitere Wissenschaftler/innen, die in den Schulbüchern behandelt werden, sind: Fermi, Geiger, Hahn, Meitner, Müller, Strassmann und Wilson. Von diesen Wissenschaftler/innen werden Geiger, Strassmann Meitner und Hahn im Portrait dargestellt.
8. Kriterium: Mit Ausnahme eines Buches, indem nur kurz die medizinische und technische Nutzung der Strahlung dargestellt wird, werden in 7 der 12 verbleibenden Bücher die Gefahren, Schutzmaßnahmen und Anwendungsbereiche der Strahlung so umfassend behandelt, dass dies in separaten Kapiteln geschieht. In einem Schulbuch wird diesbezüglich einleitend die Reaktorkatastrophe von Tschernobyl dargestellt, in einem weiteren Buch wird diese Katastrophe am Ende des Kapitels thematisiert. Bei Boysen et al. (1995) et al. werden Abschnitte mit kritischen Fragestellungen, wie z. B. „Wohin mit den Spaltprodukten“ eingeleitet. Insgesamt werden die Gefahren und Auswirkungen der Strahlung in dieser Epoche sehr ausführlich dargestellt.

6.6 Pisa, Timms und Co. ab 2001

Die ausgewählten Bücher dieser Epoche sind:

1. Weidl, E. (2001): Physik. Relativitätstheorie, Atom- und Kernphysik. 3. Auflage. München.
2. Cieplik & Kirks & Tegen (2002): Erlebnis Physik/Chemie. Ein Lehr- und Arbeitsbuch. Braunschweig.
3. Heepmann & Muckenfuß & Schröder (2002): Natur und Technik. Physik 9/10. Hauptschule Nordrhein-Westfalen. 1. Auflage. Berlin.
4. Ciesla & Krug & Liebers (2005): Physik. Optik, Mechanik, Kernphysik, Elektrizitätslehre. Sekundarstufe I. 1. Auflage. Berlin.
5. Barmeier & Boldt & Ciprina (2006): Prisma Physik 7-10. 1. Auflage. Stuttgart.
6. Bredthauer, & Bruns & Dorn (2007): Impulse Physik. Oberstufe. 1. Auflage. Stuttgart.
7. Grehn & Krause (2007): Metzler Physik 4. Auflage. Braunschweig.
8. Beck & Becker, A. & Becker, Ch. (2008): Einblicke Physik. 1. Auflage. Stuttgart.
9. Boysen & Heise & Heepmann (2009): Fokus Physik. Gymnasium 9/10. 1. Auflage. Berlin
10. Cieplik, D. (2009): Erlebnis Physik. RS 7-10. Braunschweig.
11. Backhaus& Boysen & Burzin (2010): Fokus Physik. Gymnasium 9. 1. Auflage. Berlin.
12. Bresler & Heepmann & Ramien (2011): Natur und Technik. Physik Grundausgabe. 1. Auflage. Berlin.
13. Hermann-Rottmair & Hoche & Küblbeck (2014): Physik. Bayern Gymnasium 12. 1. Auflage. Berlin.

Das 1. Kriterium hinterfragt, über welche Darstellungsart die Strahlungsarten eingeführt werden. Weidl (2001) stellt in wenigen Sätzen die Arbeiten Becquerels mit Uran und des Ehepaares Curie mit stark radioaktiven Substanzen vor, bevor die Strahlungsarten über ihr Ablenkverhalten im Magnetfeld eingeführt werden. Über Versuche Becquerels mit der photographischen Platte und Uransalz wird die natürliche radioaktive Strahlung bei Cieplik et al. (2002) eingeführt. Eine genaue Betrachtung der einzelnen Strahlungsarten erfolgt erst mehrere Seiten später. Heepmann et al. (2002) beginnen das Kapitel Radioaktivität mit einer Auflistung von Nachweismethoden. Die Betrachtung der verschiedenen Strahlungsarten erfolgt erst 3 Seiten später in einer Infobox. Im Schulbuch von Ciesla et al. (2005) wird zuerst der Reaktorunfall von Tschernobyl anhand eines verstrahlten Pilzes thematisiert, bevor über den Spontanzerfall die einzelnen Strahlungsarten, inklusive der β + − Strahlung beschrieben werden. Barmeier et al. (2006) beginnen mit dem Ursprung der Strahlung. „So wie viele Elemente hat auch Uran verschiedene Isotope. Einige von ihnen sind nicht stabil. Sie sind radioaktiv, d. h. ihre Atomkerne wandeln sich ohne äußeren Einfluss in andere Atomkerne um und geben dabei Strahlung ab. Man unterscheidet drei Arten von Strahlung“ (BARMEIER et al. 2006:390). Anschließend werden die Strahlungsarten vorgestellt, danach die entsprechenden Zerfallsarten. Bredthauer et al. (2007) nehmen Bezug auf Rutherford, der die Strahlung radioaktiver Präparate mit Hilfe von Magnetfeldern untersuchte. Über das unterschiedliche Verhalten der Strahlungsarten im Magnetfeld werden diese anschließend beschrieben. Im Physikbuch von Grehn & Krause (2007) werden zuerst die Versuche Becquerels mit Uransalzen beschrieben. Die Strahlungsarten werden anschließend über ihr Durchdringungsvermögen charakterisiert und beschrieben. Beck et al. (2008) beginnen mit der Entdeckung der radioaktiven Strahlung durch Becquerel. Anschließend wird kurz die Nebelkammer angesprochen, bevor die drei unterschiedlichen Strahlungsarten benannt und erklärt werden. Boysen et al. (2009) beschreiben die Erkenntnisse Becquerels, der mit Uransalz experimentierte, erwähnen kurz die Erkenntnisse des Ehepaares Curie, bevor sie die drei wichtigen Arten der Kernstrahlung einzeln vorstellen. Bei Cieplik (2009) werden die Arten radioaktiver Strahlung über die Beschreibung des radioaktiven Zerfalls eingeführt. Dazu heißt es: „Viele Isotope können sich unter Aussendung radioaktiver Strahlung in Isotope des gleichen Elementes oder in Isotope anderer Elemente umwandeln. Dieser Vorgang heißt radioaktiver Zerfall [ ] Daraus ergibt sich, dass die radioaktive Strahlung aus unterschiedlichen Strahlungsarten besteht“ (CIEPLIK 2009:276). Im weiteren Verlauf werden die Strahlungsarten beschrieben. Die Darstellung in Backhaus et al. (2010) entspricht der in Boysen et al. (2009). Unter der Überschrift Radioaktivität näher betrachtet behandeln Bresler et al. (2011) die Halbwertszeit, den radioaktiven Zerfall und als letztes die verschiedenen Strahlungsarten kurz und knapp. Hermann-Rottmair et al. (2014) beschreiben zuerst den Aufbau des Atomkern, aus dem die Strahlung kommt. Es folgt die Überschrift Kernumwandlung und Radioaktivität mit folgender Beschreibung: „Unter Radioaktivität versteht man die Erscheinung, dass sich Atomkerne unter Abgabe radioaktiver Strahlung verändern“ (HERMANN-ROTTMAIR 2014:123). Auf der nächsten Seite folgt eine tabellarische Darstellung der verschiedenen Strahlen und ihrer Eigenschaften. Nun stellt sich die Frage, welche Methoden zum Nachweis ionisierender Strahlung genannt und welche beschrieben werden. Weidl (2001) beschreibt als Nachweisgeräte die Ionisationskammer, das Zählrohr und die Nebelkammer auf mehreren Seiten. Bei Cieplik et al. (2002) wird der Geiger-Müller-Zähler als Messgerät dargestellt und die Nebelkammer, das Spinthariskop, das Elektroskop und die Filmschwärzung mittels Thoriumsalz und eines Glühstrumpfes als Nachweismethoden beschrieben. Heepmann et al. (2002) beschreiben in kurzen Absätzen die Fotomethode, das Spinthariskop, die Funkenstrecke und den Geigerzähler als mögliche Nachweisgeräte. Im Schulbuch von Ciesla et al. (2005) wird die photographische Platte benannt und die Nebelkammer sowie das Geiger-Müller-Zählrohr beschrieben. Barmeier et al. (2005) beginnen mit der Überschrift `der Radioaktivität auf der Spur`. Es folgen ein Filmdosimeter, die Nebelkammer, die Ionisierung und das Geiger-Müller-Zählrohr als Formen des Nachweises. Im Physikbuch von Bredthauer et al. (2007) werden die photographische Platte und das Elektroskop erwähnt. Genauer beschrieben werden eine Expansionsnebelkammer, die Ionisationskammer, das Geiger-Müller-Zählrohr sowie Halbleiterdetektoren und Szintillationszähler. Bei Grehn & Krause (2007) werden das Elektroskop, ein Zählrohr und die Wilsonsche Expansionskammer im Rahmen von Versuchen dargestellt. Im weiteren Verlauf des Kapitels werden als Exkurse das Geiger-Müller-Zählrohr und mehrere Strahlungsdetektoren umfassend beschrieben. Beck et al. (2008) stellen das Elektroskop, die photographische Platte und die Nebelkammer als Nachweismöglichkeiten dar. Das Geiger-Müller-Zählrohr wird separat als Messmethode aufgeführt. Im Schulbuch von Boysen et al. (2009) wird zuerst die photographische Platte benannt, als Versuchsvorschläge werden das Elektroskop und die Funkenstrecke dargestellt. Außerdem werden die Ionisationskammer, der Geigerzähler und eine Nebelkammer beschrieben. Mit der Überschrift ` ein Funken und Knacken` führt Cieplik (2009) die Funkenstrecke und den Geiger-Müller- Zähler ein. Als Geräte zur Anzeige radioaktiver Strahlung werden die Nebelkammer, das Spinthariskop, das Elektroskop und ein Filmdosimeter dargestellt. Backhaus (2010) stellt als Nachweisgeräte das Elektroskop, die Ionisationskammer und eine Difussionsnebelkammer dar. Der Geigerzähler wird als Messgerät für Radioaktivität beschrieben. Bresler et al. (2011) beschreiben kurz das Filmdosimeter und das Geiger-Müller-Zählrohr als Nachweisgeräte. Hermann-Rottmair et al. (2014) benennen das Elektroskop und beschreiben das Filmdosimeter, eine Nebelkammer, eine Blasenkammer, das Geiger-Füller-Zählrohr sowie Halbleiterdektoren und Szintillationsdetektoren. Das 3. Kriterium hinterfragt, welche Bezeichnungen in Bezug auf Strahlungsarten genannt und erklärt werden. Weidl (2001) beginnt mit folgendem Satz: „Für diese Strahlung hat sich die etwas unglückliche Bezeichnung `radioaktive Strahlung` eingebürgert. Auch wir werden sie verwenden, aber wir bleiben uns darüber im Klaren, dass eigentlich nicht die Strahlung, sondern die Strahlungsquelle `radioaktiv`, also Strahlen aussendend, ist“ (WEIDL 2001:51). Bei Cieplik et al. (2002) wird im gesamten Kapitel die Bezeichnung radioaktive Strahlung genutzt, genauso verhält es sich bei Heepmann et al. (2002), Bredthauer et al. (2007), Grehn & Krause (2007), Beck et al. (2008), Cieplik (2009), Bresler et al. (2011) und Hermann-Rottmair et al. (2014). Ciesla et al. (2005) verwenden die Bezeichnung Kernstrahlung bzw. α − Strahlung, β − Strahlung undγ − Strahlung . Barmeier et al. (2006) schreiben von einer Strahlung aus radioaktiven Quellen. Boysen et al. (2009) verwenden wiederum die Bezeichnung Kernstrahlung, ebenso wie Backhaus (2010). Das 4. Kriterium soll untersuchen, wie die Zerfallsprozesse dargestellt werden. Bei Weidl (2001) werden für den α − Zerfall und für den β − Zerfall je eine Kernreaktionsgleichung als Beispiel dargestellt. Zusätzlich wird das Zerfallsgesetz hergeleitet und als Exponentialfunktion graphisch dargestellt. Cieplik et al. (2002) gibt für den α − Zerfall folgendes Beispiel an: „235U→ Th “ und für den β − Zerfall 92 90 „231Th→ 90 91 Pa “ (CIEPLIK et al. 2002:183). Des Weiteren wird der radioaktive Zerfall im Fließtext beschrieben. Heepmann et al. (2002) stellen die Zerfallsreihe von Uran zu Blei vereinfacht grafisch dar und schreiben: „Radioaktive Strahlung ist also mit Elementarumwandlungen verbunden: Atomkerne eines radioaktiven Elements `zerfallen`- und dabei entstehen Atomkerne eines anderen Elements“ (Heepmann et al. 2002:194). Ciesla et al. (2005) stellen die Zerfallsprozesse in engem Zusammenhang mit der der Halbwertszeit dar. So wird der Zerfall als Exponentialfunktion bildlich dargestellt, daneben werden jedoch Halbwertszeiten verschiedener radioaktiver Stoffe in einer Tabelle dargestellt. Barmeier et al. (2006) stellen die Umwandlung von U238 zu Pb 206 als Zerfallsreihe dar, und beschreiben diese im Fließtext. Im direkten Anschluss wird die Halbwertszeit betrachtet. Bei Bredthauer et al. (2007) wird der radioaktive Zerfall anhand der Kernumwandllung von Barium-137 zu Cäsium-137 beschrieben. Es wird die Zerfallskonstante benannt und das Zerfallsgesetz beschrieben und als Exponentialfunktion dargestellt. Grehn & Krause (2007) stellen für die unterschiedlichen Zerfallsformen mehrere Kernreaktionsgleichungen in allgemeiner Form dar. Anschließend wird das Zerfallsgesetz anhand des Zerfalls von Barium-137 erklärt. Die Zeitabhängigkeit der Impulsrate der γ − Strahlung wird grafisch in Form einer Exponentialfunktion dargestellt. Beck et al. (2008) stellen die Zerfallsprozesse zusammen mit der Halbwertszeit da. Hierzu wird die Zerfallsreihe von Uran-238 dargestellt. Boysen et al. (2009) stellen als Beispiel einen α − Zerfall als Kernreaktionsgleichung dar. Nach der Behandlung der Halbwertszeit wird das Zerfallsgesetz als Formel und als Exponentialfunktion dargestellt. Cieplik (2009) gibt je ein Beispiel für einen α − Zerfall und für einen β − Zerfall an. Zusätzlich wird der Zerfall von [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] zu [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] in einer Zerfallsreihe und einer Zerfallskurve grafisch dargestellt. Im Physikschullbuch von Backhaus et al. (2010) werden wiederum die Halbwertszeit und die Zerfallsprozesse in engem Zusammenhang dargestellt. Das Zerfallsgesetz wird als Formel dargestellt und auch grafisch abgebildet. Bresler et al. (2011) stellen die Zerfallsreihe von [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] dar. Im Fließtext heißt es dazu: „Atome zerfallen und senden dabei radioaktive Strahlung aus. Gleichzeitig entstehen andere Elemente“ (BRESLER et al. 2011:292). Bei Hermann-Rottmair et al. (2014) wird für jeden der Zerfälle ein Beispiel angegeben. In einer Matrix wird die Uran-Radium-Zerfallsreihe abgebildet und im Fließtext beschrieben. Zusätzlich wird das Zerfallsgesetz als Formel und als Exponentialfunktion abgebildet. Im Anschluss an die Zerfallsprozesse wird mit dem 5. Analysekriterium betrachtet, in welcher Form die Halbwertszeit dargestellt wird. Weidl (2001) beschreibt die Halbwertszeit unter der Überschrift das Zerfallsgesetz folgendermaßen: „Die Zeit, in der die Hälfte der ursprünglich vorhandenen Kerne eines radioaktiven Nuklids zerfallen, wird als Halbwertszeit T dieses Nuklid bezeichnet“ (Weidl 2001:57). Dann leitet Weidl zum Zerfallsgesetz über. Bei Cieplik et al. (2002) wird sowohl die physikalische als auch die biologische Halbwertszeit im Fließtext beschrieben. In einer Tabelle werden die Halbwertszeiten verschiedener Elemente dargestellt. Auch erfolgt eine grafische Darstellung einer Zerfallskurve, in der auch die Halbwertszeit beschrieben wird. Heepmann et al. (2002) stellen die Halbwertszeit im Fließtext dar und geben in einer Tabelle eine Übersicht über verschiedene Halbwertszeiten einiger Elemente an. Zusätzlich werden zwei Schülerversuche zur Halbwertszeit dargestellt u. a. der Bierschaumversuch. Im Schulbuch von Ciesla et al. (2005) wird die Halbwertszeit erst im Fließtext beschrieben und dann anhand einer Abbildung mit zwei Darstellungsformen erklärt. Siehe dazu Abbildung 12 unten.

Abbildung 12: Darstellungsformen der Halbwertszeit Quelle: Ciesla et al. 2005:230

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Barmeier et al. (2006) beschreiben die Halbwertszeit kurz im Fließtext und stellen die Halbwertszeiten einiger Elemente tabellarisch dar. Auch wird die Zerfallskurve von Radium im Absatz der Halbwertszeit dargestellt. Zusätzlich werden drei Aufgaben zur Halbwertszeit gestellt. Bei Bredthauer et al. (2007) wird die Halbwertszeit im gleichen Fließtext dargestellt wie die Zerfallsprozesse. Hierzu heißt es: „Die unterschiedliche `Lebensdauer` der Kerne verschiedener radioaktiver Substanzen beschreibt man mit Hilfe der HalbwertszeitT . Die Halbwertszeit eines Isotops gibt an, in welcher Zeitspanne sich die Anzahl der vorhandenen radioaktiven Kerne halbiert“ (Bredthauer et al. 2007:297). Auch bei Grehn und Krause (2007) wird die Halbwertszeit gemeinsam mit dem Zerfallsgesetz behandelt. Die vorgeschlagenen Aufgaben behandeln Zerfallsprozesse und die Halbwertszeit gemeinsam. Bei Beck et al. (2008) wird die Halbwertszeit kurz im Fließtext beschrieben und es werden einige Beispiele in einer Tabelle vorgestellt. Zusätzlich gibt es einen Modellversuch für die Schüler/innen, bei dem sie anhand von Würfeln die Zufälligkeit des Zerfalls und die Halbwertszeit untersuchen sollen. Boysen et al. (2009) behandeln die Halbwertszeit im Fließtext, bevor sie das Zerfallsgesetz vorstellen. Anschließend erfolgt eine tabellarische Darstellung der Halbwertszeiten einiger Nuklide. Cieplik (2009) stellt sowohl die physikalische als auch die biologische Halbwertszeit im Zusammenhang mit den Zerfallsprozessen dar und bildet einen Zerfallsprozess und die Halbwertszeit in einer Exponentialfunktion ab. Bei Backhaus et al. (2010) wird zuerst die Halbwertsdicke²⁰ erklärt und anschließend die Halbwertszeit beschrieben. Zusätzlich wird diese für einige Elemente in einer Tabelle dargestellt. Bresler et al. (2011) erklären die Halbwertszeit kurz im Fließtext und stellen einige Halbwertszeiten radioaktiver Stoffe in einer Tabelle dar. Hermann-Rottmair et al. (2014) beschreiben die Halbwertszeit in engem Zusammenhang mit dem Zerfallsgesetz und stellen diese zusammen in einer Abbildung grafisch dar. Als 6. stellt sich die Frage, was auf den Abbildungen zu sehen ist. Bei Weidl (2001) werden ausschließlich Zeichnungen von Nachweisgeräten, Versuchsaufbauten sowie mathematische Darstellungen gezeigt. Cieplik et al. (2002) bilden Fotografien von Wissenschaftler/innen, von Messgeräten sowie von Versuchsaufbauten ab. Die Zeichnungen stellen Modelle und mathematische Darstellungen dar. Bei Heepmann et al. (2002) werden Fotografien von Personen, Kernreaktoren und Versuchsobjekten gezeigt. Die Zeichnungen bilden Zerfallsreihen, Modelle und Versuchsaufbauten ab. Bei Ciesla (2005) lassen sich Fotografien von Wissenschaftler/innen, Nebelkammern, Nachweisgeräten sowie von einem „verstrahlten“ Pilz finden. Der Großteil der Abbildungen zeigt jedoch Zeichnungen von Zerfallsreihen, Versuchen und mathematischen Darstellungen. Im Schulbuch von Barmeier et al. (2008) werden sehr viele unterschiedliche Motive als Fotografien dargestellt. Zum einen Wissenschaftler/innen, aber auch Reaktoraufnahmen, Nachweisapparaturen, Versuchsaufbauten etc. Die Zeichnungen bilden Zerfälle, Versuchsskizzen sowie mathematische Darstellungen ab. Im Physikbuch von Bredthauer et al.

(2007) sind Fotografien von Nachweisgeräten, Wissenschaftler/innen sowie Nebelkammeraufnahmen zu sehen. Auf den Zeichnungen sind ebenfalls Nachweisgeräte, Versuchsapparaturen und mathematische Darstellungen zu finden. Grehn & Krause (2007) zeigen ausschließlich Zeichnungen. Diese bilden Schaltskizzen, Nachweiseräte, Versuchaufbauten und mathematische Darstellungen ab. Bei Beck (2008) werden Fotografien von Wissenschaftler/innen, Nebelkammern, Personen, Kernkraftwerken und Versuchaufbauten gezeigt. Die Zeichnungen stellen Nachweisgeräte, Zerfallsreihen und Diagramme dar. Boysen et al. (2009) bilden in ihrem Schulbuch Fotografien von Wissenschaftler/innen, anderen Personen, Nachweisgeräten und Reaktoren ab. Die Zeichnungen stellen Modelle, Versuchsaufbauten und mathemathematische Darstellungen dar. Bei Cieplik (2009) werden Fotografien von Wissenschaftler/innen, Messgeräte, Kernreaktoren und Simulatoren gezeigt. Die Zeichnungen bilden Modelle, Versuchsaufbauten und schematische Skizzen von Kernreaktoren ab. Im Physikbuch von Backhaus et al. (2010) lassen sich Fotografien von Wissenschaftler/innen, anderen Personen, Atomkraftwerken, Atomexplosionen sowie Versuchsaufbauten finden. Des Weiteren werden Messgeräte, Kernkraftwerke und Versuchsapparaturen abgebildet. Die Zeichnungen bilden Nachweisgeräte, Zerfallsreihen, Modelle etc. ab. Bresler et al. (2011) zeigen mehrere Fotografien von Kernkraftwerken, einige Mess- und Nachweisgeräte sowie zwei Portraits von Wissenschaftler/innen. Die Zeichnungen stellen Diagramme, Zerfallsreihen und Modelle dar. Im Physikbuch von Hermann-Rottmair et al. (2014) lassen sich Fotografien von Wissenschaftler/innen und Nachweisgeräten entdecken. Die Zeichnungen stellen Versuchsaufbauten, Zerfallsprozesse, mathematische Darstellungen und Diagramme dar.

Das 7. Analysekriterium hinterfragt, wie umfangreich sind die Verweise und Hinweise in die Geschichte sind.

Legende:

Der/die Wissenschaftler/in wird nicht erwähnt: -

Der/die Wissenschaftler/in wird zwar namentlich erwähnt, jedoch nicht weitergehend beschrieben oder fotografisch dargestellt: +

Der/die Wissenschaftler/in wird erwähnt, Leben und Arbeit beschrieben und/oder fotografisch dargestellt: ++

Tabelle 6:Darstellung der historischen Erwähnung von Wissenschaftler/innen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eigene Darstellung

Das 8. Kriterium beschäftigt sich mit der Fragestellung, welche Hinweise es bezüglich der Gefahren durch ionisierende Strahlung gibt. Weidl (2001) benennt keine Gefahren bezüglich ionisierender Strahlung. Cieplik et al. (2002) stellen in einem Infokasten einen Streifzug durch den Strahlenschutz dar. Auf der folgenden Seite werden die möglichen

Schädigungen durch ionisierende Strahlung sowie ein Diagramm zur Zusammensetzung der jährlichen mittleren Strahlenbelastung eines Menschen dargestellt. Im Schulbuch von Heepmann et al. (2002) werden die Gefahren umfangreich in Verbindung mit mehreren Beispielen dargestellt. So wird die künstliche Strahlenbelastung durch Kernkraftwerke und medizinische Anwendungen beschrieben, aber auch die natürliche Strahlenbelastung erwähnt. Auf der einführenden Seite Grundwissen Radioaktivität und Kernenergie werden zudem die Folgen Tschernobyls beschrieben. Ciesla et al. (2005) beschreiben unter der Überschrift Wirkungen der Kernstrahlung auf den Organismus kurz die negativen Auswirkungen der Strahlung. Zusätzlich wird ein informierendes Diagramm zum Strahlenschutz dargestellt. Barmeier et al. (2006) stellen sowohl den Nutzen der Kernstrahlung in der Medizin als auch die schädlichen Wirkungen der Strahlen umfassend dar. Der Reaktorunfall von Tschernobyl wird ganz am Ende des Kapitels gesondert dargestellt. Bei Bredthauer et al. (2007) werden die biologischen Folgen der ionisierenden Strahlung beschrieben, außerdem werden kurz der Reaktorunfall von Tschernobyl und die Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki erwähnt. In einem Exkurs stellen Grehn & Krause (2007) die biologische Wirkung von Strahlung dar, ebenfalls wird der Strahlenschutz in einem Exkurs behandelt. Beck et al. (2008) beschreiben auf einer Doppelseite die Auswirkungen der Strahlung. Eingeleitet wird mit folgendem Satz: „Radioaktivität ist sehr nützlich. Bei Menschen, Tieren und Pflanzen kann sie jedoch schwere Schäden verursachen“ (BECK et al. 2008:258). Der Strahlenschutz wird auf der folgenden Doppelseite behandelt. Bei Boysen et al. (2009) werden die biologischen Auswirkungen der Strahlung, die medizinische Anwendung und der Strahlenschutz in einem separaten Kapitel behandelt. Dabei wird auch die Belastung durch natürliche Strahlungsquellen dargestellt. Die Chancen und Risiken der Atomenergie werden wiederum separat behandelt. Cieplik (2009) stellt allgemeine Schutzmaßnahmen im Umgang mit Radioaktivität vor. Ebenso werden an unterschiedlichen Stellen im Kapitel die Auswirkungen der Strahlen behandelt. Auf einer der letzten Seiten wird die Chronik des Reaktorunfalls von Tschernobyl behandelt. Im Schulbuch von Backhaus et al. (2010) werden Sicherheitshinweise für das Experimentieren mit radioaktiven Präparaten gegeben. Eine ausführliche Darstellung der Chancen und Risiken sowie der Strahlenbelastung und des Strahlenschutzes erfolgt weiter hinten im Kapitel. Bresler et al. (2011) beginnen mit einer Doppelseite zur Katastrophe von Tschernobyl. Am Ende des Kapitels werden die Wirkungen der Strahlung auf den Menschen dargestellt. Hermann-Rottmair et al. (2014) stellen auf der letzten Doppelseite des Kapitels die Strahlenbelastung und den Strahlenschutz umfassend dar.

6.6.1 Zusammenfassung der Analyseergebnisse

1. Kriterium: Zu Beginn des Kapitels lässt sich häufig eine kurze historische Einleitung finden, die gelegentlich Bezug auf Becquerel und das Element Uran oder Uransalze nehmen. Die einleitende Darstellung der Strahlungsarten erfolgt jedoch in den meisten Büchern erst mehrere Seiten später. So werden in 5 Büchern die Strahlungsarten unmittelbar nach der Beschreibung von Zerfallsprozessen eingeführt, in 4 Büchern in Verbindung mit historischen Arbeiten, in 2 Büchern in Verbindung mit Nachweismethoden und ebenfalls in 2 Schulbüchern in Verbindung mit Versuchen. Daher kann man in dieser Epoche von verschiedenen Ansätzen bezüglich der Strahlendarstellung sprechen.
2. Kriterium: In allen der 13 Physikbüchern wird der Geiger-Müller-Zähler, in unterschiedlichen Bezeichnungen, als Nachweisgerät beschrieben und in 2 Büchern noch einmal vertiefend als Messmethode erwähnt. Die Wilsonsche Nebelkammer, auch als Expansionsnebelkammer betitelt, wird in 11 Schulbüchern vorgestellt. Die Fotomethode, die die photographische Platte, das Filmdosimeter und die Filmschwärzung beinhaltet, wird in 10 Schulbüchern beschrieben, wobei im einzelnen die photographische Platte 5-mal als solche benannt wird, das Filmdosimeter 3-mal und allgemein 2-mal von der Fotomethode gesprochen wird. Als weitere Nachweismöglichkeiten werden Halbleiterdetektoren, das Elektroskop, das Spinthariskop, die Ionisatioskammer und die Funkenstrecke aufgeführt. Die vorgestellten Nachweisgeräte werden sowohl innerhalb von Schüler/Innenversuchen als auch separat, sowie in Exkursen vorgestellt.
3. Kriterium: In 9 der 13 Bücher wird die Bezeichnung radioaktive Strahlung benutzt, wobei ein Autor explizit darauf hinweist, dass dies nicht ganz korrekt ist, die Bezeichnung dennoch verwendet. Die restlichen Schulbücher bezeichnen die Strahlen als Kernstrahlen oder als Strahlung aus radioaktiven Quellen.
4. Kriterium: In 5 Βüchern werden Kernreaktionsgleichungen anhand von Beispielen dargestellt. Eine Behandlung des Zerfallsgesetzes erfolgt in mathematischer Darstellung in ebenfalls 5 Büchern. Im direkten Zusammenhang mit den Zerfallsprozessen wird die Darstellungsform als Exponentialfunktion in 6 Büchern gewählt. In den meisten Büchern werden die Zerfallsprozesse im Fließtext behandelt und anhand von Beispielen wie z. B. Zerfallsreihen behandelt. In dieser Epoche wird mehrmals anstatt des Zerfallsgesetzes die Zerfallskonstante behandelt. In direktem Zusammenhang mit den Zerfallsprozessen wird in den meisten Schulbüchern wieder die Halbwertszeit im Folgenden oder auch vorangegangenen Absatz dargestellt.
5. Kriterium: Die Halbwerstzeit wird in den meisten Fällen in einem gemeinsamen Fließtext mit den Zerfallsprozessen behandelt. Ebenso werden Zerfallsprozesse in der Form einer Exponentialfunktion dargestellt, in welcher auch die Halbwertszeiten verzeichnet sind. Aufgabenstellungen und Versuche, die in einigen Büchern vorhanden sind, behandeln auch beide Punkte zusammen. In 2 Büchern wird neben der physikalischen Habwertszeit auch die biologische Halbwertszeit angesprochen. Eine weitere Besonderheit ist die Thematisiserung der Halbwertsdicke, die im Schulbuch von 2010 zu finden ist.
6. Kriterium: In 2 der 13 Schulbücher werden im analysierten Kapitel keine Fotografien, sondern nur Zeichnungen abgebildet. Die Motive auf den Fotografien der übrigen 11 Bücher sind sehr breit angelegt. So werden Nachweisgeräte, Versuchsapparaturen, Personen, Kernreaktoren, verstrahlte Pilze, Nebelkammeraufnahmen, Atombombenexplosionen, Mumien, Gletscherleichen etc. abgebildet. Auf den Zeichnungen sind Nachweisgeräte, Versuchsaufbauten, Zerfallsreihen, mathematische Darstellungen, Versuchsskizzen, Diagramme, Modelle etc. zu sehen.
7. Kriterium: Henri Becquerel wird in jedem der Schulbücher erwähnt und in 7 Büchern umfassender beschrieben bzw. portraitiert. Marie Curie wird ebenfalls jedes Mal erwähnt und in 10 Büchern in einem Portrait vorgestellt. Pierre Curie wird insgesamt 12-mal erwähnt und davon 8-mal portraitiert. Etwas weniger häufig ist in dieser Epoche Rutherford mit 7 Erwähnungen und 2 Portraits zu nennen. In 10 Schulbüchern werden weitere Wissenschaftler/innen benannt. Dies sind: Einstein, Geiger, Hahn, Meitner, Müller, Röntgen und Wilson.
8. Kriterium: Mit Ausnahme eines Schulbuches werden in jedem der Bücher die Gefahren und Schutzmaßnahmen dargestellt. Die Auswirkungen und Gefahren werden entweder in einen Infokasten, einem Exkurs oder auch auf mehreren Doppelseiten am Ende des Kapitels dargestellt. In insgesamt 5 Büchern wird explizit der Reaktorunfall von Tschernobyl thematisiert. In 2 weiteren Büchern werden allgemein die Chancen und Risiken der Kernenergie dargestellt. In fast allen Büchern lassen sich Darstellungen zur natürlichen Strahlenbelastung des Menschen finden.

7. Zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse aller Epochen In der ersten analysierten Epoche, der Weimarer Republik, erfolgt die einführende Darstellung der Strahlungsarten häufig zu Beginn des Kapitels oder des Paragrafen im direkten Abschluss an die Röntgenstrahlung. Die Strahlungsarten werden über die Arbeiten Becquerels und der Curies eingeführt. Wobei in fast allen Büchern betont wird, dass die Strahlen von Uranerzen, Uransalzen oder uranhaltigem Material ausgehen. In Ausnahmefällen erfolgt die einleitende Darstellung über das Ablenkungsverhalten der Strahlen im Magnetfeld. Betrachtet man die Darstellungsweise bezüglich der Strahlungsarten in der Zeit des Nationalsozialismus, so zeigt sich ebenfalls, dass die verschiedenen Strahlungsarten fast immer in Verbindung mit Becquerels Versuchen mit Uransalzen, Uranerzen oder metallischem Uran dargestellt werden. Häufig werden auch die Curies erwähnt. Eine vorausgegangene Beschreibung der Röntgenstrahlen ist jedoch in dieser Epoche deutlich seltener zu finden als in der Weimarer Republik. Auch in der Nachkriegsepoche ab 1946 lässt sich wie in den vorangegangenen Epochen eine geschichtliche Einleitung durch Becquerel und die Curies finden. Wieder wird Bezug darauf genommen, dass die Strahlung von Uranerzen, Uransalzen, dem Element Uran oder dem Metall Uran ausgeht. Es werden jedoch auch andere einführende Darstellungen, wie z. B. über Anwendungsbeispiele, Aufgabenstellungen oder Versuchsvorschläge verwendet. Eine deutliche Veränderung der Darstellungsweisen lässt sich in der Epoche der Bildungsreformen beobachten. Nach wie vor gibt es noch historische Einleitungen, die jedoch kürzer sind als in den 3 vorher genannten Epochen. Zusätzlich zu Uranerzen und Uransalzen werden jetzt auch Polonium und Radium erwähnt. Auch lässt sich eine „räumliche Trennung“ beobachten, in dem Sinne, dass die Strahlenarten erst einige Seiten oder Abschnitte später betrachtet werden als die Historie. Dies erfolgt dann in engem Zusammenhang mit Nachweisgeräten, separat oder auch in Verbindung mit Anwendungsbeispielen. Die Darstellungsvarianten in dieser Epoche variieren stärker als in den früheren Epochen. Nach 1990 wird zwar einleitend häufig Bezug zu historischen Personen und Versuchen genommen, wobei auch Uransalze, die Uranstrahlung und Urankaliumsulfat erwähnt werden. Die Darstellung der ionisierenden Strahlungsarten erfolgt jedoch wie in der Epoche der Bildungsreform erst Abschnitte oder Seiten später. Auch sind die Darstellungen der Strahlen nur insoweit an Nachweismethoden oder Versuche gekoppelt, dass diese vorher im Schulbuch behandelt werden, und somit eine Grundlage für die Einführung der unterschiedlichen Strahlungsarten darstellen. Diese Entwicklung setzt sich in der Epoche nach der Jahrtausendwende fort. Auch in den aktuellen Schulbüchern werden die Strahlungsarten von der Geschichte entkoppelt meistens auf der Folgeseite von Versuchen, Nachweismethoden und Zerfallsprozessen dargestellt. Insgesamt lässt sich eine Tendenz zur Separation der Strahlungsdarstellungen ablesen. Die enge Bindung an die historischen Arbeiten Becquerels mit Uransalzen oder Uranerzen etc. ist im Laufe der Epochen schwächer geworden. Auch die Anordnung im Kapitel hat sich insofern geändert, dass es in den drei jüngsten Epochen keine feste Reihenfolge mehr gibt, an welcher Stelle und in welcher Verbindung die Strahlen dargestellt werden.

In der ersten untersuchten Epoche wird in erster Linie die photographische Platte als Methode zum Nachweis ionisierender Strahlung benannt. Dies erfolgt in Rahmen einer historischen Einführung. Auch werden das Elektroskop und das Spinthariskop bereits beschrieben. Weitere Nachweisgeräte sind nur im jüngsten Buch aufgeführt. Sie haben in dieser Epoche noch keinen hohen Stellenwert. Statt wirklicher Nachweisgeräte wird vielmehr das Wesen der Strahlen in den Vordergrund gestellt, indem aufgeführt ist, wie diese sich im Magnetfeld verhalten. Es erfolgt in dieser Epoche eine leichte Zunahme der Nachweismethoden mit den Jahren. In der anschließenden Epoche des Nationalsozialismus zeigt sich eine Steigerung der aufgeführten Nachweismethoden bzw. Geräte. Die Wilsonsche Nebelkammer, der Geigersche Spitzenzähler sowie ein Versuch mit einem evakuierten Rohr in Anlehnung an den Rutherfordschen Versuch werden beschrieben. In dieser Epoche haben die Nachweismethoden einen höheren Stellenwert, als in der vorangegangenen. In der Epoche der Gründung beider deutscher Staaten setzt sich diese Entwicklung dahingehend fort, dass die Breite der aufgeführten Methoden wächst. Ein Beleg dafür ist die Benennung und Beschreibung sowie das häufigere Auftreten der Ionisationskammer sowie eine umfassendere Darstellung des Szintillationsverfahrens in einem Versuch. In der Zeit der Bildungsreformen zeigt sich, dass die photographische Platte als Nachweismethode mehr in den Hintergrund rückt und fast nur noch im historischen Kontext erwähnt wird. In dieser Epoche nimmt die Anzahl der unterschiedlichen Nachweismethode in dem Sinne weiter zu, dass die ersten Detektoren vorgestellt werden. Auch ist eine häufigere Kombination mit Schülerversuchen zu finden. Nachdem in den ersten 4 Epochen explizit von Nachweisgeräten bzw. Methoden gesprochen wurde, werden in der Zeit nach der Wiedervereinigung Geräte zum Nachweis ionisierender Strahlung dargestellt und Geräte, die zum Nachweis und zur Energiemessung dienen. Hierzu zählen die Ionisationskammer, der Szintillationszähler und der Halbleiterdetektor. Die vorgestellten Methoden sind häufig an verschiedenen Stellen im Kapitel zu finden und nicht zusammengefasst vorgestellt. In der jüngsten Epoche, der Zeit nach der Jahrtausendewende, verbreitert sich noch einmal das Spektrum der Nachweis- und Energiemessungsmethoden. Inzwischen wird auch der Geiger-Müller-Zähler als Gerät zur Energiemessung benannt und das Filmdosimeter eigenständig in Abgrenzung zu anderen fotografischen Methoden dargestellt. Wie in der vorangegangenen Epoche werden die Methoden an unterschiedlichen Stellen im Kapitel dargestellt, entweder als Exkurse, in Verbindung mit Schülerversuchen oder separat. Insgesamt sind die Darstellungen der Nachweismethoden über alle Epochen hinweg betrachtet tiefgründiger umfangreicher und in den Büchern anordnungsmäßig entzerrter geworden.

Die Bezeichnungen, die in Bezug auf die Strahlungsarten erwähnt werden, unterlagen im Laufe der Epochen einem Wandel. In der Weimarer Zeit werden die Bezeichnungen Radiumstrahlen und Becquerelstrahlen für alle Strahlungsarten genutzt. Für die einzelnen Strahlen sind die Betitelungen der Kanalstrahlen, Kathodenstrahlen und harten Röntgenstrahlen üblich. Die Bezeichnung der ionisierenden Strahlung hingegen tritt noch nicht auf. Die Bezeichnungen während des Nationalsozialismus ähneln denen der Weimarer Zeit. Hinzugekommen sind lediglich die Umschreibungen rasch fliegende Heliumionen für die α − Strahlen , Elektronenstrahlen für die β − Strahlung sowie die ergänzende Bezeichnung Wellenstrahlen für die γ − Strahlung . In der Epoche der Gründung beider deutscher Staaten werden bis Mitte der 1960er Jahre die gleichen Bezeichnungen gewählt, wie in den ersten beiden Epochen. Ab ca. 1966 werden weder Kathodenstrahlen noch Kanalstrahlen aufgeführt, stattdessen wird von zweifach positiv geladenen Heliumkernen und schnellfliegenden Elektronen gesprochen. Lediglich die Bezeichnung der harten Röntgenstrahlen bleibt unverändert. Augenscheinlich hat sich damit innerhalb dieser Epoche ein Begriffwandels vollzogen. Die Verschiedenheit der Bezeichnungen setzt sich in der Epoche der Bildungsreform ab 1973 fort. So findet man im ältesten Buch tatsächlich die Begriffe Kanalstrahlen und Kathodenstrahlen wieder, die in den ersten beiden Epochen verbreitet waren. Es folgt in den 1980er Jahren die Bezeichnung der Korpuskularstrahlung für α − Strahlung und β − Strahlung und Ultra-Ultraviolettstrahlung für die γ − Strahlen . In vielen jüngeren Büchern der Epoche lassen sich jedoch keine außergewöhnlichen Bezeichnungen finden. Damit kann auch diese Epoche als recht gemischt in Bezug auf die Strahlenbezeichungen beschrieben werden. Es ist keine Einheitlichkeit erkennbar. In dem sich anschließenden Zeitraum der 1990er Jahre lässt sich eine Aufspaltung in verschiedene Bezeichnungsstränge beobachten. Es sind die Bezeichnungen Kernstrahlung, radioaktive Strahlung und Mischformen aus ionisierender Strahlung, radioaktiver Strahlung und Kernstrahlung vertreten. Einige Bücher schreiben auch nur von α − Strahlen , β − Strahlen und γ − Strahlen , ohne andere Bezeichnungen zu nennen. In der jüngsten Zeit nach Pisa, Timms und Co. scheint es so, als ob sich in der Bezeichnung eine Kehrtwende vollzogen hätte. In einer Mehrzahl der Schulbücher wird wieder der Begriff radioaktive Strahlung genutzt. Wobei ein Autor offen schreibt, dass es eigentlich ionisierende Strahlung heißen müsste. Diese wurde in der vorangegangenen Epoche bereits benutzt. Des Weiteren lässt sich der Begriff der Kernstrahlung in einigen Büchern vorfinden. Insgesamt haben sich mehrere Bezeichnungswechsel über die Epochen hinweg durchzogen, teilweise sogar innerhalb einer Epoche. In der Zeit nach 1990 ist eine Entwicklung von unterschiedlichen Bezeichnungssträngen ersichtlich.

Bezüglich der Fragestellung, wie die Zerfallsprozesse dargestellt werden, lässt sich für die erste Epoche aussagen, dass diese wenig behandelt werden. Erst 1926 wird ein α − Zerfall in dem Sinne beschrieben, dass beim Zerfall ein Heliumkern abgeschleudert wird. Mathematische Darstellungen als Formeln oder Exponentialfunktionen sind ebenfalls nicht vorhanden. In der zweiten Epoche zeigt sich eine leichte Zunahme in der Anzahl der Schulbücher, welche Zerfallsprozesse thematisieren. In 3 der 10 Bücher werden Zerfallsreihen dargestellt und Zerfallsprozesse beschrieben. Allerdings werden diese nicht explizit als Zerfälle bezeichnet, sondern als Atomzersetzung oder Atomumwandlung. Kernreaktionsgleichungen und Kurvendarstellungen sind genau wie in der ersten Epoche nicht zu finden. In der dritten Epoche ab 1946 werden in 16 der 17 Bücher die Zerfallsprossesse thematisiert. Dies geschieht in Form eines Fließtextes, der Darstellung von Zerfallsreihen oder der Darstellung von Matrixen. Ab 1966 werden die Beschreibungen umfangreicher, indem nun auch tabellarische Darstellungen, eine Zerfallsgleichung oder eine Kombination mit Versuchen auftreten. Innerhalb dieser Epoche hat eine Veränderung bzw. eine Erweiterung der Darstellungsformen stattgefunden. Auch zeigt sich eine verknüpfende Darstellung der Zerfallsprozesse mit der Halbwertszeit. Der Zeitpunkt dieser Veränderungen deckt sich mit dem Zeitpunkt, an dem sich auch die Bezeichnung der Strahlungsarten verändert hat. Eine starke Entwicklung in der Darstellungsform lässt sich für die Epoche der Bildungsreform konstatieren. In dieser werden Kernreaktionsgleichungen beschrieben, das Zefallsgesetz wird dargestellt und in einigen Büchern auch hergeleitet. In einigen Büchern wird ein Zerfallsprozess auch in Form einer Zerfallskurve bzw. Exponentialfunktion grafisch dargestellt. In der Epoche nach der Wiedervereinigung zeigt sich eine starke Verknüpfung mit der Thematisierung der Halbwertszeit. Die Zerfallsprozesse und die Halbwertszeit werden häufig in einem gemeinsamen Absatz behandelt. Auch werden die grafischen Darstellungen der Zerfallsprozesse als Kurve nicht immer direkt bei der Beschreibung der Prozesse dargestellt, sondern auch bei der Darstellung der Halbwertszeit. In dieser Epoche ist es üblich, dass Kernreaktiongleichungen und das Zerfallsgesetz in mathematischer Form beschrieben werden. Die Entwicklung der Verknüpfung von Zerfallsprozessen und Halbwertszeit setzt sich in der jüngsten Epoche fort. Die Anzahl der Schülbucher, die Kernreaktionen oder das Zerfallsgesetzt als Formel darstellen, geht jedoch zurück. Auch zeigt sich eine Tendenz, dass anstatt des Zerfallsgesetzes die Zerfallskonstante thematisiert wird. Insgesamt erscheint diese Epoche etwas weniger mathematisch orientiert, als ihre Vorgängerepoche, die Nachwendezeit. Über alle Epochen betrachtet ist die Darstellung der Zerfallsprozesse unfangreicher und detaillierter geworden. Auch der Grad der Mathematisierung ist bis zur Jahrtausendwende angestiegen und dann in der Pisa und Timms Epoche wieder leicht zurückgegangen.

In welcher Form wird die Halbwertszeit dargestellt? In der Epoche der Weimarer Republik wird die Halbwertszeit nicht in allen Büchern behandelt. Dies betrifft vor allem die älteren Bücher der Epoche. Nach 1924 lassen sich erste kurze Definitionen vorfinden. Eine andere Art der Darstellung ist die Erklärung der Halbwertszeit über die Darstellung der Emanation. Insgesamt hat die Behandlung der Halbwertszeit in dieser Epoche noch keinen hohen Stellenwert. Während der Epoche des Nationalsozialismus nimmt die Anzahl der Bücher, die die Halbwertszeit behandeln, etwas zu, doch auch hier sind die Darstellungen relativ kurz und beschränken sich auf Definitionen und wenige Sätze im Fließtext. Auffällig ist, dass die Halbwertszeit in der thematischen Abfolge fast immer auf die Darstellung der Zerfallsprozesse folgt. In der Zeit nach der Gründung beider deutscher Staaten werden die Darstellungen der Halbwertszeit umfangreicher. In den älteren Büchern der Epoche werden meist Definitionen und eine Beschreibung im Fließtext dargestellt. Ab Ende der 1950er Jahre taucht in einigen Büchern das Zerfallsgesetz im Abschnitt der Halbwertszeit auf. Ab 1965 werden erste Abklingkurven dargestellt, in denen die Halbwertszeit verzeichnet ist. Auch werden ab diesem Zeitpunkt gemeinsame Tabellen von Halbwertszeit und Zerfallsprozessen dargestellt. Damit lässt sich innerhalb der Epoche ein Darstellungswandel feststellen, da eine starke Verzahnung zwischen Halbwertszeit und Zerfallsprozess auftritt und grafische Kurvendarstellung erfolgen. In der Zeit der Bildungsreformen wird die Halbwertszeit über Definition dargestellt, und häufig im Zusammenhang mit Versuchen behandelt. Die Tendenz, die Zerfallsprozesse und die Halbwertszeit in einer gemeinsamen Zerfallskurve darzustellen, setzt sich fort. Zusätzlich wird in dieser Zeit auch die Halbwertszeit als Formel aufbauend auf der Formeldarstellung des Zerfallsgesetzes dargestellt. Die Verknüpfung der beiden Komponenten wird noch enger. In der Zeit ab 1990 setzt sich die verknüpfte Thematisierung fort. Die grafische Darstellung der Zerfallsprozesse wird fast immer als Halbwertszeit betitelt.

Die Art der Abbildungen, welche den Schüler/innen die Halbwertszeit verständlich machen sollen, wird kreativer. Statt bloßer Abklingkurven werden andere bildliche Darstellungen herangezogen. In der jüngsten Zeit setzen sich die Entwicklungen der beiden vorangegangenen Epochen fort. Zusätzlich werden die Darstellungen umfassender, da in einigen Schulbüchern neben der physikalischen Halbwertszeit auch die biologische behandelt sowie der Begriff der Halbwertdicke eingeführt wird. Die Darstellungsformen der Halbwertszeit werden im Laufe der Epochen umfangreicher, detaillierter und vor allem immer enger verknüpft mit den Zerfallsprozessen.

In den ersten Schulbüchern der Weimarer Republik werden keine Abbildungen gezeigt.

Erst ab 1923 werden Fotografien von Wissenschaftler/innen und Nebelspuraufnahmen gezeigt. Die Zeichnungen bilden das Ablenkverhalten der Strahlen im Magnetfeld an. In dieser Epoche überwiegt die Anzahl der Zeichnungen im Vergleich zu den Fotografien. In der zweiten Epoche sind bereits in jedem der Schulbücher Fotografien und Zeichnungen vorhanden. Auffällig ist, dass keine der Fotografien eine(n) Wissenschaftler/in zeigt, sondern nur Strahlenbahnen von α − Teilchen oder β − Teilchen gezeigt werden. Die Zeichnungen bilden größtenteils Versuchaufbauten ab. Die Anzahl der vorhandenen Abbildungen im gesamten Kapitel ist etwas höher, als in der ersten Epoche. In der Zeit nach Kriegsende und der Gründung beider deutscher Staaten findet man in jedem der Schulbücher Fotografien und Zeichnungen. In fast jedem Buch ist in dieser Zeit ein Portrait von Marie Curie zu finden. Auch die Anzahl der Fotografien mit anderen Wissenschaftler/innen nimmt zu. Ansonsten lassen sich wie in den vorherigen Epochen Nebelkammeraufnahmen und Fotos von Versuchsuchaufbauten finden. Ab ca. 1965 kommen gezeichnete Abbildungen von Zerfallsprozessen und Zerfallskurven hinzu. Auch in Bezug auf das Kriterium „was ist auf den Abbildungen zu sehen“ zeigt sich Mitte der 1960er Jahre innerhalb der Epoche eine Veränderung. Während der Epoche der Bildungsreformen zeigt sich eine allgemeine Verbreiterung der Motivauswahl. Dies bezieht sich in erster Linie auf die Zeichnungen. Auf den Fotografien, die in 12 von 14 Büchern vorhanden sind, gleicht die Motivwahl dem zweiten zeitlichen Abschnitt der vorangegangenen Epoche. Im letzten Jahrzehnt vor der Jahrtausendwende lässt sich insgesamt eine hohe Anzahl von Fotografien und Zeichnungen in den Schulbüchern vorfinden, welche die bekannten Motive zeigen. Hinzugekommen sind Aufnahmen von Kernreaktoren, Landschaften nach Atomkatastrophen und Menschen, die von Strahlenschäden betroffen sind. Die Motivauswahl in dieser Zeit kann nicht nur als informativ, sondern auch als kritisch betrachtet werden. Die jüngsten Schulbücher aus der Zeit nach der Jahrtausendwende setzen diese Tendenz fort. Neben den üblichen Zeichnungen werden Fotografien von Kernreaktoren, verstrahlten Pilzen, Explosionen zusätzlich zu den üblichen Motiven von Wissenschaftler/innen, Nachweisgeräten, Versuchsapparaturen etc. gezeigt. Die Motivauswahl sowohl auf den Zeichnungen als insbesondere bei den Fotografien hat sich im Laufe der verschiedenen Epochen verbreitert. Auch ist neben einer eher informativen Darstellung, beispielsweise einer Nebelkammeraufnahme, in den letzen beiden Epochen eine kritische Art der Darstellungsform hinzugekommen. Dies zeigt sich insbesondere an Fotografien, die die Folgen eines Reaktorunfalls oder einer Atombombenexplosion abbilden. Die Erwähnung der Wissenschaftler/innen im historischen Kontext gestaltet sich in der Zeit der Weimarer Republik sehr unterschiedlich. In einem Großteil der Schulbücher werden Becquerel und die Curies zwar im Zusammenhang mit ihren Arbeiten erwähnt, es folgen jedoch keine Portraits oder umfassende Beschreibungen der Personen. Weitere Wissenschaftler/innen, insbesondere Rutherford, werden in ca. der Hälfte der Schulbücher benannt. Eine Ausnahme stellt ein Buch von 1923 dar, in dem sehr umfassend Marie Curie, Pierre Curie und Sir Ernest Rutherford portraitiert werden. Eine eindeutige Linie ist in dieser Epoche nicht zu erkennen. Die Häufigkeit der Erwähnung der Wissenschaftler/innen nimmt in der Epoche des Nationalsozialismus zu. Insbesondere wird das Schaffen von Becquerel erwähnt. Auch das Ehepaar Curie sowie Rutherford werden in 70% der Fälle benannt. In 6 von 10 weiteren Büchern kommt es zur Benennung anderer Wissenschaftler/innen. Eine weiterführende Darstellung eines Lebenswerkes oder eine Fotografie eine(s)r Wissenschaftler(s)/in fehlt jedoch völlig. Der Historienbezug kann somit als untergeordnet betrachtet werden. Eine Veränderung zeigt sich in der dritten Epoche. In jedem der Bücher wird Marie Curie aufgeführt und in einem Viertel der Fälle sogar portraitiert, bzw. tiefgründiger beschrieben. Pierre Curie und Henri Becquerel werden ebenfalls in fast allen Büchern erwähnt, Rutherford in der Hälfte der Bücher. Auch die Anzahl und Häufigkeit der weiteren Wissenschaftler/innen hat in dieser Epoche zugenommen. Der Historienbezug ist im Vergleich zu den beiden vorangegangenen Epochen gewachsen. In der Epoche der Bildungsreformen zeigt sich ein ähnliches Bild. Wieder werden Becquerel und die Curies sehr häufig erwähnt und Marie Curie im Portrait dargestellt. Auch die Anzahl der unterschiedlichen weiteren Wissenschaftler/innen, die benannt werden, ist recht hoch. Die Epoche der Wiedervereinigung kann als die Portraitepoche bezeichnet werden. Alle Schulbücher erwähnen Becquerel und die Curies. In über der Hälfte der Bücher werden Marie und Pierre Curie portraitiert. Auch Becquerel und Rutherford werden mehrmals genauer beschrieben und im Portrait dargestellt. Von den weiteren Wissenschaftler/innen lassen sich neben der bloßen Benennung sogar von Geiger, Hahn, Meitner und Strassmann Portraits finden. Dies ist insofern eine Neuerung, da ansonsten die weiteren Wissenschaftler/innen nur kurz benannt wurden. Die Epoche von Pisa, Timms und Co. lehnt sich in der historischen Darstellung der Wissenschaftler/innen der vorherigen an. Die Darstellungen der Curies und Becquerels sind umfassend und beinhalten Portraits. Auch Rutherford wird mehrmals erwähnt und portraitiert. Über den gesamten Zeitraum betrachtet lässt sich aussagen, dass die historische Darstellung der Wissenschaftler/innen in der Weimarer Zeit keine große Bedeutung hatte, während des Nationalsozialismus einen Bedeutungstiefstand erreicht hat und anschließend über die jüngeren Epochen hinweg an Bedeutung gewonnen hat. Die Hinweise bezüglich der Gefahren durch ionisierende Strahlung sind in der Weimarer Zeit sehr rar. In Ausnahmefällen wird auf die schädigende Wirkung der Strahlen auf der Haut und im Gewebe hingewiesen. Stattdessen werden die positiven Wirkungen bei einer medizinischen Verwendung häufiger erwähnt. In der Epoche des Nationalsozialismus zeigt sich ein gespaltenes Bild. In 3 von 10 Schulbüchern werden weder Gefahren noch positive Auswirkungen der Strahlung dargestellt. In 2 Büchern werden noch positive Auswirkungen im Sinne der Medizin beschrieben. Die übrigen 5 Bücher weisen zwar auf Gefahren bei unsachgemäßer Anwendung hin, betonen jedoch gleichermaßen die positiven Wirkungen. In beiden Epochen sind die wirklichen Gefahrenhinweise eher als mäßig anzusehen. Auch in der Zeit nach der Gründung beider deutscher Staaten werden im Großteil der Schulbücher die Gefahren nicht thematisiert. Nur 2 Bücher stellen explizit und umfangreich die Risiken und Gefahren dar. In einem Buch lassen sich indirekte Hinweise über Abbildungen finden, dass die Strahlen gefährlich sein könnten. Auch in dieser Epoche werden die wirklichen Gefahren und Risiken wenig benannt. Eine deutliche Zunahme der Gefahrendarstellungen zeigt sich in der Epoche der Bildungsreformen. Fast alle Bücher thematisieren die Gefahren, in der Hälfte der Schulbücher geschieht dies sogar in separaten Kapiteln. Zusätzlich wird der Strahlenschutz thematisiert. In einem Schulbuch von 1987 wird sogar der Unfall von Tschernobyl beschrieben. Im Vergleich zum vorherigen Kapitel ist hier ein großer Sprung bezüglich der Relevanz des Themas erfolgt. Diese Tendenz setzt sich in der nächsten Epoche fort. In den 1990er Jahren werden die Risiken und Gefahren ausführlich häufig sogar in separaten Kapiteln dargestellt. In mehreren Büchern wird der Reaktorunfall von Tschernobyl mit seinen Folgen dargestellt. Ebenfalls werden kritische Fragestellungen an die Schüler/innen herangetragen. In der jüngsten Epoche ab 2001 wird mit einer Ausnahme in jedem Schulbuch das Thema aufgegriffen. Dies geschieht in Exkursen, Infokästen oder sehr umfangreich auf mehreren Doppelseiten. Zusätzlich wird der Unfall von Tschernobyl in 5 Büchern dargestellt, auch Chancen und Risiken der Atomenergie werden in mehreren Büchern besprochen. Über die Epochen hinweg betrachtet zeigt sich, dass die Relevanz der Gefahrendarstellung von der Epoche der Gründung beider deutscher Staaten im Vergleich zur Epoche der Bildungsreformen sprunghaft angestiegen ist. Ab dieser Zeit sind die Darstellungen in den Büchern von Epoche zu Epoche umfassender und kritischer geworden.

8. Erklärungsansätze der Entwicklungsergebnisse

In der Weimarer Republik zeigt sich eine sehr häufige Abfolge der Darstellung der ionisierenden Strahlung direkt nach der Behandlung der Röntgenstrahlung. Eine mögliche Erklärung hierzu ist, dass die 1895 entdeckten Röntgenstrahlen auch ein Forschungsobjekt von Becquerel darstellten. Denn dieser vermutete zunächst, dass die Phänomene der Fluoreszenz und der Emission der Röntgenstrahlen in einem engen Zusammenhang stehen. Erst die eher zufälligen Versuchababläufe im März 1896 brachten Becquerel dann Klarheit. (vgl. SIMONYI 2001:478). Die immer wieder auftretenden Bezeichnungen Uranerz, Uransalz und metallisches Uran in den ersten beiden Epochen können als Indiz dafür betrachtet werden, dass es in jener zwar Zeit wichtig war, die Strahlungsquelle zu benennen, über die genaue Bezeichnung jedoch keine Einigkeit herrschte. Die starke Verknüpfung mit historischen Personen in den ersten beiden Epochen lässt die Vermutung zu, dass dies an der Auszeichnung Becquerels und der Curies mit den Nobelpreisen für Physik aus dem Jahr 1903 zusammenhängt. Zwar wurden in der Zeit des Nationalsozialismus die Schulbücher von „falschen Ideologien gesäubert“, da jedoch weder Becquerel noch die Curies Juden oder Kommunisten gewesen waren, war eine Eliminierung dieser Forscher aus den Schulbüchern des Nationalsozialismus - aus damaliger Sichtweise- nicht notwendig.

Die Bezeichnungen Uransalze, Uranerze, Metall Uran und Element Uran sind nach 1946 ebenso vielfältig wie in den früheren Epochen. Auch hier scheint es in Schulbüchern nicht wichtig zu sein, dass eine physikalisch-chemisch exakte Bezeichnung genutzt wird. Die moderate Veränderung der Darstellung ab 1946, dahin gehend, dass die Strahlen nicht immer im direkten Zusammenhang mit Becquerels und den Curies eingeführt werden, lässt sich eventuell mit einer vollkommenen Neustrukturierung der Schul- und Bildungspolitik und der damit verbundenen Zulassungsverfahren der Schulbücher begründen. Dies wurde bereits in Kapitel 4.3 dargestellt. Die deutliche Tendenz der Entkopplung von der historischen Darstellung setzt sich beginnend mit der Epoche der Bildungsreformen fort. Wenn historische Einleitungen erfolgen, dann werden die Begriffe Uransalz, Uranerz, Polonium oder Radium erwähnt. In der Zeit der Bildungsreformen zeigen sich viele unterschiedliche Darstellungsweisen. Dies könnte damit in Zusammenhang gebracht werden, dass in dieser Zeit sehr viele bildungspolische und pädagogische Reformen in sehr kurzer Zeit stattgefunden haben. Zusätzlich sind in dieser Zeit in den einzelnen Bundesländern unterschiedlichen Schulformen zu den klassischen 3 Schulformen hinzugekommen. Die Separierung der Strahlendarstellungen sowohl von der Historie -inklusive Uransalz und Uranerz- als auch von

Nachweismethoden zeigt sich in den letzten beiden Epochen. Die Änderungen der Darstellungsformen gehen zeitlich mit der Einführung neuer (Rahmen)-Lehrpläne in den ostdeutschen Bundesländern Anfang der 1990er Jahre einher. In der jüngsten Epoche nach Beginn der Pisa- und Timms Studien zeigt sich eine weitgehende Separierung der Einführung der Strahlungsarten von Nachweismethoden und Historie. Dies könnte den Hintergrund haben, dass die Einführung der neuen Bildungsstandards ein Kompetenzstufensystem mit sich brachte, in dem die Schüler/innen auch angehalten werden, Transferleistungen zu erbringen und verschiedene Sachverhalte aus unterschiedlichen Quellen zusammenzuführen. (vgl. KMK 2004:11). Statt der verbindenden Darstellung verschiedener Aspekte der Radioaktivität werden nun Impulse zum Nachdenken durch separate Darstellungen gegeben.

Die Auswahl der Nachweisgeräte und Methoden für die ionisierende Strahlung ist in der Weimarer Epoche recht spärlich. Dies könnte darauf zurückgeführt werden, dass einige Nachweisgeräte wie z. B. der Geiger-Müller-Zähler erst 1928 entwickelt wurden und damit in den ersten Epochen kaum in Erscheinung traten. Auch Szintillationszähler, Halbleiterdetektoren und das Filmdosimeter in der technischen Entwicklung, wie wir sie heute kennen, waren damals nicht vorhanden. Warum die Ionisationskammer und die Wilsonsche Nebelkammer kaum erwähnt werden, ist nicht ganz transparent. Es bleibt nur zu vermuten, dass diese den damaligen Autoren nicht wichtig genug waren, um erwähnt zu werden und andere Aspekte im Themenfeld der Radioaktivität Vorrang hatten. Die ansteigende Tendenz in der Zeit des Nationalsozialismus, mehr Nachweisgeräte zu erwähnen und zu beschreiben, könnte mit der intensiven Forschung der Nationalsozialisten im Fachbereich der Kernphysik in Verbindung gebracht werden. Da Nachweismethoden wie z. B. eine Nebelkammer oder Ionisationskammer „politisch neutral“ sind, gebe es keinen Grund, sie nicht Schulbüchern zu veröffentlichen. In der Zeit nach der Gründung beider deutscher Staaten zeigt sich eine weitere Zunahme und Vertiefung der Nachweismethodik. Dies geht einher mit einer Neustrukturierung des Bildungswesens und technischen Fortschritten wie z. B der Entwicklung eines Szintillationszählers von Kallmann 1947 (vgl. BETHGE 2001:17). Die Einführung der Darstellung der Halbleiterdetektoren und Szintillationsdetektoren etc. in der Epoche ab 1973 lässt sich eventuell auf die Erfindungen und Weiterentwicklungen von Kallmann und Marshall (1947) und Mc Kay (1949) zurückführen, die zeitlich um einige Jahrzehnte verspätet in die Schulbücher aufgenommen wurden (vgl. BETHGE 2001:17f.). Die Epoche der Wiedervereinigung unterscheidet zwischen Geräten zum Nachweis ionisierender Strahlung und Geräten zum Nachweis und der Energiemesseung der Strahlung. Es lässt sich vermuten, dass nach dem Reaktorunglück von Tschernobyl der Stellenwert der

Nachweismethoden und Energiemessmethoden an Bedeutung gewonnen hat. Der Reaktorunfall ist auch über 20 Jahre später nicht in Vergessenheit geraten, und wird auch heute noch in Presse und Internet thematisiert. Ein Beleg dafür ist ein Artikel im Spiegel von 2006 mit den Titel: „Das Sterben wird weitergehen“ (vgl. LANGER 2006). Die Tendenz die Auswahl der Nachweis- und Energiemessungsmethoden zu vergrößern und diesen einen höheren Stellenwert beizumessen, setzt sich in der jüngsten Epoche fort. Auch hier ist zu vermuten, dass dies mit der seit einigen Jahren kritischeren Betrachtung der Kernenergie in der Bevölkerung und mit dem Bewusstsein zu tun hat, welche Auswirkungen ionisierende Strahlung haben kann.

Die Verwendung der Bezeichnungen Becquerelstrahlen, Radiumstrahlen, Kathodenstrahlen und Kanalstrahlen und harte Röntgenstrahlen ist in der Weimarer Zeit üblich. Als Grund könnte das Verhalten der einzelnen Strahlungsarten im Magnetfeld angesehen werden. Da die positiven Alphastrahlen das gleiche Verhalten zeigen wie Kanalstrahlen, negative Betastrahlen das Verhalten wie Kathodenstrahlen und Gammastrahlen genau wie (harte) Röntgenstrahlen nicht abgelenkt werden. Die Bezeichnung Becquerelstrahlen lässt sich eventuell als eine Art Ehrenbezeichnung auf ihren Entdecker zurückführen. Die Benennung Radiumstrahlen könnten sich auf die Experimente Marie Curies mit der Pechblende zurückführen lassen. In der Zeit des Nationalsozialismus bleiben die alten Bezeichnungen erhalten und neue kommen hinzu. Alphastrahlen werden als rasch fliegende Heliumionen bezeichnet. Dies kann mit den Forschungsergebnissen von Rutherford 1908 begründet werden (BETHGE 2001:11). Betastrahlen werden auch als Elektronenstrahlen bezeichnet. Dies könnte auf die Forschungen J. J. Thomsons 1897 zurückgeführt werden, der erkannte, dass Kathodenstrahlen freiliegende Elektronen sind. (SPEKTRUM AKADEMISCHER VERLAG 1998). Die Bezeichnung Wellenstrahlung für Gammastrahlung könnte auf die Entdeckungen De Broglis und Max von Laue zurückgeführt werden. In der Epoche nach der Gründung beider deutscher Staaten ändern sich zuerst die Bezeichnungen nicht. Erst ab 1966 verschwinden die Bezeichnungen Kanalstrahlen und Kathodenstrahlen. Auch wenn der eigentliche Beginn der Epoche der Bildungsreformen in dieser Forschungsarbeit auf das Jahr 1973 festgelegt wurde, beginnen schon Mitte der 1960 erste bildungspolitische Veränderungen. Ab diesem Zeitpunkt beginnen sprachliche Veränderungen in den Schulbüchern statt zufinden. Ab 1973 kommt es zu einer Begriffsmischung: Kathodenstrahlen, Kanalstrahlen, Korpuskularstrahlen, Ultra-Ultraviolettstrahlung etc. Eine Erklärung könnten die unterschiedlichen Schulsysteme und die unterschiedlichen Zeitpunkte des Beginns der Schulreformen in den westdeutschen Bundesländern sein. Ab 1990, dem Jahr der Wiedervereinigung, bilden sich 3 Bezeichnungsstränge heraus: Kernstrahlung, radioaktive Strahlung, Mischformen aus Kernstrahlung, radioaktiver Strahlung und ionisierender Strahlung. Da sowohl Kernstrahlung als auch ionisierende Strahlung fachlich korrekte Bezeichnungen sind und radioaktive Strahlung eine umgangssprachlich sehr vorbereitete Bezeichnung ist, kann an dieser Stellung nur spekuliert werden, dass es sich bei der Präferenz der Verwendung der Bezeichnungen um Vorlieben der Autor/innen, des Verlages, der Schulbehörde des betreffendes Bundeslandes oder um jahrgangsadäquate Bezeichnungen bezüglich der Sek I und der Sek II handelt. Nach der Jahrtausendwende setzte sich wieder die Bezeichnung radioaktive Strahlung durch. Es scheint, als ob nach den Vergleichsstudien der Jahrtausendwende eine gewisse Vereinfachung auf der Fachebene in den Physikschulbüchern eingetreten ist.

Die Zerfallsprozesse werden in der Epoche der Weimarer Republik wenig behandelt, mathematische Darstellungen fehlen völlig, obwohl das Zerfallsgesetz bereits 1902 von Soddy formuliert wurde (BETHGE 2001:10). Es scheint, als ob die Mathematik, als ein Instrument der Physik, zwar in der Forschung schon längst seinen Platz gefunden hatte, sich in den Schulbüchern aber noch nicht durchsetzen konnte. In der Epoche des Nationalsozialismus zeigt sich eine langsame Zunahme der Darstellung von Zerfallsreihen und Zerfallsprozessen. Kernreaktionsgleichungen und Zerfallskurven fehlen. Die nicht vorhandene Mathematisierung in dieser Epoche könnte mit der Priorisierung der Schulfächer durch die Nationalsozialisten erklärt werden. In diesem Zeitraum wurde deutlich mehr Wert auf die sprachliche und körperliche Ausbildung der Schüler/innen gelegt als auf eine naturwissenschaftliche oder mathematische Ausbildung. Eine sprunghafte Zunahme in Umfang und Darstellungsvarianten ist in der Zeit nach 1946 zu beobachten. Begründet werden könnte dies mit der vollkommenen Neubearbeitung der Schulbücher Ende der 1940er Jahre und der damit verbundenen Möglichkeit, die Schulbücher auf einen aktuellen Stand zu bringen. Ab 1966 zeigt sich eine weitere Verbreiterung der Darstellungsformen im Sinne von Zerfallsgleichungen, Kombinationsdarstellungen mit Versuchen sowie eine erste Verknüpfung mit der Halbwertszeit. Wie auch bei den anderen Kriterien, die ab diesem Zeitpunkt eine Veränderung ausweisen, ist dies wahrscheinlich auf bildungspolitische Änderungen zurückzuführen. Ab Anfang der 1970er Jahre werden häufig Kernreaktionsgleichungen dargestellt, das Zerfallsgesetz wird hergeleitet, Zerfallsprozesse als Exponentialfunktion dargestellt, die Verknüpfung mit der Halbwertszeit wird stärker. Es macht den Anschein, als ob möglichst viel von dem Wissen, dass in der Forschung vorhanden ist, auch -in reduzierter Form- an die Schüler/innen weitergegeben werden soll. Die Zeiten der selektiven Wissensvermittlung, wie es z. B. im Nationalsozialismus der Fall war, scheinen endgültig vorbei zu sein. In der Epoche der Wiedervereinigung werden die Zerfallskurven häufig direkt in Verbindung mit der Halbwertszeit abgebildet. Kernreaktionsgleichungen sind häufig dargestellt, ebenso Herleitungen des Zerfallsgesetzes. Hier scheint es so, als ob möglichst viele Informationen in einer komprimierten Darstellung an die Schüler/innen herangetragen werden sollen. Zumal in diesem Jahrzehnt in einigen Bundesländern die Gesamtstundenzahl im Fach Physik spärlich war, da dieses im Wechsel mit Chemie unterrichtet wurde. Trotzdem musste ein gewisses Maß an Wissen vermittelt werden. In der Zeit nach Pisa und Timms bleibt die verknüpfende Darstellung zwischen Zerfallsprozess und Halbwertszeit erhalten. Der hohe Grad der Mathematisierung ist jedoch rückläufig. Es entsteht der Eindruck, dass nach den Vergleichsstudien der Jahrtausendwende eine leichte Entmathematisierung in den Schulbüchern eingesetzt hat und neben der bloßen Kompetenz der Fachvermittlung auch andere Kompetenzen in den Vordergrund getreten sind. Zumal eine Konsequenz aus dem Pisa-Schock die Entwicklung nationaler Bildungsstandards für Kernfächer und die Naturwissenschaften war (vgl. HERRLITZ et al. 2009:246). Es scheint in dieser Epoche weniger wichtig zu sein, dass die Schüler/innen sich mit Formeln auseinandersetzen, als dass sie das Große und Ganze verstehen. Eine Diskussionstudie zu dieser Vermutung wurde 2013 von der TU Dresden veröffentlicht. (TU DRESDEN 2013:1f). Die Darstellung der Halbwertszeit hat in der Weimarer Republik noch keinen hohen Stellenwert. Dies deckt sich mit den kaum vorhandenen Darstellungen der Zerfallsprozesse. Es scheint, als ob die mathematischen Darstellungen in dieser Epoche in der schulischen Ausbildung noch keine große Bedeutung haben. In der Zeit des Nationalsozialismus ist eine geringe Zunahme der Thematisierung der Halbwertszeit, größtenteils als Definitionen, zu erkennen. Mathematische Aspekte fehlen. Auch hier scheint es, als ob Mathematik keine große Bedeutung habe. In der Tat wurden in der nationalsozialistischen Schulbildung die Leibeserziehung und die Geistes- und Sozialwissenschaften bevorzugt unterrichtet. (vgl. GEIßLER 2011: 533). Genau wie bei der Darstellung der Zerfallsprozesse wird die Halbwertszeit ab der Gründung beider deutscher Staaten unfangreicher. Dies könnte auf die Neubearbeitung der Schulbücher nach 1946 zurückgeführt werden. Ab Mitte der 1960 Jahre kommt es zu einem merklichen Anstieg in der Breite der Darstellungsformen sowie zu einer engeren Verknüpfung mit der Darstellung der Zerfallsprozesse. Wie schon mehrmals beschrieben, scheinen hier die ersten Ansätze der Bildungsreform zu fruchten.²¹. Ab 1973 zeigt sich die Tendenz einer noch stärkeren Verknüpfung mit den Zerfallsprozessen und einer vermehrten Formeldarstellungen von Exponentialfunktionen. Augenscheinlich ist es in dieser Epoche wichtig, die Schüler/innen mit möglichst viel Wissen zu füttern. Nach der Wiedervereinigeung 1990 können Halbwertszeit und Zerfallsprozesse quasi als eine Thematik betrachtet werden. Die Darstellungsformen werden kreativer. Mit der Neuregelung des Schulwesens in den ostsdeutschen Bundesländern und den neu auferlegten Schulbüchern scheint es auch zu Überarbeitungen in den westdeutschen Schulbüchern gekommen zu sein. In der jüngsten Epoche kommen einige neue Fachbegriffe aus der Physik und den anderen Naturwissenschaften hinzu. Es zeigen sich Ansätze der Verknüpfung mit der Biologie. Dies würde sich mit der Einführung der nationalen Bildungsstandards 2004 und dem kombinierten Fach NaWi begründen lassen, da diese zu einer gewissen Interdisziplinarität geführt haben. In der Epoche der Weimarer Republik gibt es sehr wenige Abbildungen. Wenn etwas abgebildet wird, dann ist es die Darstellung des Ablenkungsverhaltens der Strahlen im Magnetfeld. Das unterschiedliche Verhalten der Strahlen im Magnetfeld wurde erstmals 1897 von Rutherford beschrieben. (vgl. SIMONYI 2001:484). In der Weimarer Republik scheint diese Erkenntnis eine sehr hohe Bedeutung zu haben, so dass sie mehrmals bildlich dargestellt wird. In der Epoche des Nationalsozialismus wächst die Anzahl der Photografien an, es werden jedoch keine Wissenschaftler/innen portraitiert. Es scheint, als ob die französischen Forscher in den Augen der Nationalsozialisten einfach nicht wichtig genug waren um portraitiert zu werden. Insgesamt war die Blütezeit der Physik mit dem Jahr 1933 wohl erstmal beendet. Viele Physiker fielen dem „Arierparagraphen“ zum Opfer (vgl. FÖSING 1981). In der Epoche der Gründung beider deutscher Staaten sind vermehrt Fotografien von Wissenschaftler/innen und Zeichnungen von Versuchsaufbauten zu finden. Die Gesamtanzahl der Abbildungen nimmt zu. Der Grund wird vermutlich die komplette Neubearbeitung der Schulbücher sein. Der schon bei den anderen Kriterien beschriebene Wechsel Mitte der 1960er Jahre setzt auch hier ein. Ab diesem Zeitpunkt werden zusätzlich Zeichnungen von Zerfallskurven und Zerfallsprozessen ausführlich dargestellt. Dies dürften die ersten Anzeichen der Reformen sein. Ab 1973 verbreitert sich die Motivauswahl der Zeichnungen. In diesem Falle kann spekuliert werden, ob die Zunahme der Zeichnungen und Motive mit der Weiterentwicklung der Computergrafik zu tun haben könnte. In den ersten Epochen wurden Zeichnugen und Skizzen häufig per Hand angefertigt. In den 1970er Jahren war dies wohl nicht mehr der Fall. In der Epoche der Wiedervereinigung ab 1990 kommen kritische Aufnahmen wie z. B. Atomreaktoren oder Atombombenexplosionen hinzu. Dies könnte mit dem veränderten Bewusstsein der Bevölkerung und natürlich auch der Autor/innen zu tun haben, da diese ja die Katastrophe von Tschernobyl miterlebt hatten und dadurch für die Gefahren und Auswirkung sensibilisiert waren. In der Zeit ab 2001 setzt sich die Tendenz der kritischen Abbildungen weiter fort. Auf den Reaktorunfall von Tschernobyl 1986 folgten 1999 Tokaimura, 2006 Fleurus und 2011 Fukushima. Auch kamen bereits zur Jahrtausendwende auf politischer Ebene erste Forderungen nach einem Atomausstieg auf. Die dürfte ein Grund sein, dass die Gefahren der Strahlung nicht in Vergessenheit geraten waren, und daher auch in visueller Form an die Schüler/innen herangetragen werden.

Die Erwähnungen der Wissenschaftler/innen im historischen Kontext sind in der ersten Epoche nicht ganz einheitlich. Die Wissenschaftler/innen werden zwar erwähnt, aber sehr selten genauer dargestellt. Es scheint, als ob in dieser Epoche die wenigen Seiten, die für das Gesamtkapitel der Radioaktivität genutzt werden, eher mit fachlichen Informationen als mit historischen gefüllt werden. Eine bewusste Nichtbeachtung der Wissenschaftler/innen kann in dieser Epoche nahezu ausgeschlossen werden, da die Weimarer Zeit eine relativ positive und wissensträchtige Epoche in der Physik war. Insgesamt wurde zwischen 1918 und 1932 der Nobelpreis für Physik 6-mal an deutsche Physiker verliehen. (vgl. SIMONYI 2004:473f.). Die Anzahl der Benennungen der Physiker/innen nimmt in der Epoche des Nationalsozialismus etwas zu. Portraits sind keine jedoch vorhanden. Auch hier lässt sich der Eindruck gewinnen, dass andere fachliche Informationen den Vorrang haben. In der Zeit nach der Gründung beider deutscher Staaten steigt der Historienbezug stark an. Dies geht einher mit der Neubearbeitung der Bücher während und nach der Entnazifizierung des Hochschul- und Bildungswesens. Neben den fachlichen Aspekten scheint es jetzt üblich zu sein auch historische Aspekte an die Schüler/innen herantragen, und gleichzeitig die Wissenschaftler/innen Wert zu schätzen. Diese Entwicklung setzt sich in der Epoche der Bildungsreformen fort. Auch hier erscheint es so, als ob die Schüler/innen ganzheitliche Informationen und Einblicke in die Geschichte erhalten sollen. Die eigentliche Epoche der historischen Portraits ist die Zeit nach der Wiedervereinigung. In dieser Epoche nehmen Exkurse in die Themenbereiche Technik, Medizin, Chemie und in weitere Wissenschaftsbereiche in den Schulbüchern stark zu. Im diesem Zuge werden auch die Wissenschaftler/innen häufig in Exkursen dargestellt und portraitiert. Diese Tendenz setzt sich in der Zeit nach den Vergleichsstudien von Pisa, Timms und Co. weiter fort. Die Physikschulbücher sind in dieser letzten Epoche etwas interdisziplinärer angelegt. Im Lehrplan des Landes Schleswig-Holstein für die Jahrgangsstufen 5-10 an Regionalschulen und Gymnasien werden auch beim Themenbereich Radioaktivität Anregungen für fächerübergreifende Arbeiten gegeben. (MINISTERIUM FÜR BILDUNG, WISSENSCHAFT, FORSCHUNG UND KULTUR DES LANDES SCHLESWIG-HOLSTEIN (o.J.): 70). Dies könnte ein Grund dafür sein, dass auch in dieser Epoche verstärkt historische Aspekte der Physiker/innen in Exkursen dargestellt werden.

Hinweise auf Gefahren und Risiken durch die ionisierende Strahlung sind in der Weimarer Zeit selten vorhanden. Bis Ende der 1920er Jahre war die Gefährlichkeit der vom Radium ausgehenden Strahlen nicht wirklich bekannt. Erst am Ende diese Jahrzehnt gab es erste Veröffentlichungen von Mediziner/innen, die sich mit den Strahlenschädigungen der Ziffernblattmaler/innen auseinandersetzten, die Ziffernblätter von Uhren mit ionisierender (radioaktiver) leuchtender Farbe bemalt hatten (vgl. ROWLAND 1994:13). Daher kann man davon ausgehen, dass die wirkliche Gefahr bei der Bevölkerung in Europa zu diesem Zeitpunkt nicht genug bekannt war. In der Epoche des Nationalsozialismus werden in einigen Büchern die Gefahren erwähnt, jedoch häufiger noch die positiven Auswirkungen. Da die Gefahren in den USA zu diesem Zeitpunkt bekannt waren, müsste man davon ausgehen dürfen, dass auch Mediziner/innen und Wissenschaftler/innen in Deutschland sich der gefährlichen Wirkungen radioaktiver Stoffe bewusst waren. Das Wissen ist in diesem Maße anscheinend nicht an die Bevölkerung weitergegeben worden. Es entsteht der Eindruck, dass die Bevölkerung bewusst oder unbewusst uninformiert blieb/bleiben sollte. Auch in der Epoche der Gründung beider deutscher Staaten gibt es erstaunlich wenig Hinweise bezüglich der Gefahren. In dieser Epoche scheint es so, als ob dieser Aspekt in den Schulbüchern keine hohe Relevanz hat und andere fachliche Schwerpunkte gelegt werden. Eine deutliche Zunahme der Gefahrenhinweise zeigt sich in der Epoche der Bildungsreform. Es scheint, als ob in dieser Epoche das Maß an kritischer Darstellung gewachsen ist. Die Schüler/innen sollen umfassend und kritisch informiert werden. Themenbereiche, die vorher als zu brisant erschienen, werden in dieser Epoche thematisiert. Die Umweltbewegungen der 1970er und 1980er Jahre, in den jüngsten Büchern der Epoche auch der Reaktorunfall von Tschernobyl, können als Gründe gesehen werden, über die Gefahren und Risiken aufzuklären (vgl. RUCHT 2008:248f.). Die Tendenz, die Gefahren offen darzustellen, setzt sich in der Epoche der Wiedervereinung weiter und verstärkt fort. Als ein ausschlaggebender Grund kann hier sicherlich wieder der Reaktorunfall von Tschernobyl gesehen werden sowie erste Ansätze der Energiewende in den 1990er Jahren. In der jüngsten Epoche ab 2001 werden die Gefahren sehr umfangreich und ausgiebig thematisiert. Sicherlich können auch hier die Gründe der letzten beiden Epochen angeführt werden, sowie die inzwischen stärker ausgeprägte Interdisziplinarität der Schulbücher. Neben der reinen fachlichen Physik, werden auch biologische Komponenten stärker thematisiert.

9. Fazit

Die eingangs aufgestellte Behauptung, dass sich im Laufe des langen Zeitraums in den verschiedenen Epochen die Darstellungsweisen der ionisierenden Strahlungsarten und der Halbwertszeit verändern werden, kann zweifelsfrei bejaht werden. Die 2. Fragestellung wurde durch die in Kapitel 6 und 7 vollzogene Analyse mit ihren Ergebnissen behandelt. Es hat sich herausgestellt, dass sich bezüglich aller aufgeführten Kriterien Veränderungen über die Epochen hinweg vollzogen haben. Besonders interessant ist diesbezüglich die dritte Epoche, der Zeitraum von 1946 bis 1972. Innerhalb dieser Epoche lässt sich ab ca. 1965 die Veränderung beobachten, dass die Schulbücher im Zeitraum von 1965 bis 1972 in ihren Darstellungsformen eher denen der folgenden Epoche ab 1973 entsprechen. Die ausführliche Beantwortung der 2. Frage ist den Kapiteln 6 und 7 zu entnehmen. Etwas schwieriger gestaltet sich eine abschließende Beantwortung der 3. Frage, da die Gründe der vielfältigen Veränderungen teilweise nur spekuliert werden konnten. Es können auf der einen Seite sowohl Hintergründe aus dem Bereich der Forschung und Wissenschaft angeführt werden, da der Entwicklungsstand und Wissensstand in den 1920er Jahren nicht dem entspricht, den wir heute haben. Ein Beispiel dafür ist die Konstruktion des Geiger-Müller-Zählrohres, die erst 1928 erfolgte. Auch die gravierenden Langzeitschädigungen, welche durch die ionisierende Strahlung hervorgerufen werden können, waren Anfang des Jahrhunderts nicht in dem Maße bekannt, wie sie es heute sind. Auf der anderen Seite sind auch politisch-ideologische Veränderungen der Systeme innerhalb der letzten 100 Jahre anzuführen. Diese haben ihre Auswirkungen wiederum im Bildungsbereich und somit auch bei der Schulbuchschreibung hinterlassen. Zuletzt können auch didaktische Gründe angeführt werden. Da man hinterfragen kann, ob eine Überflutung mit Wissen denn überhaupt gewollt ist. Selbst wenn man einen aktuellen physikalischen Wissensstand voraussetzt und auch davon ausgeht, dass kein Wissen aus politischen Gründen zurückgehalten wird, ist immer noch offen, wie viel an Wissensstoff und auf welchem Niveau vermittelt werden soll. Dies dürfte in Abhängigkeit von der Schulform und der Klassenstufe unterschiedlich sein. Bei all den vollzogenen Veränderungsprozessen in der Darstellungsform muss jedoch auch immer bedacht werden, dass die Veränderungen in den Schulbüchern erst zeitversetzt zu Entwicklungen und Neuerungen in der Forschung, Gesellschaft und der Politik auftreten. Da die veränderten Rahmenbedingungen nicht sofort ihre Wirkungen zeigen. Die Zeitspannen mögen hier jedoch recht unterschiedlich sein. Kurz, nachdem Deutschland 1945 den 2. Weltkrieg verloren hatte, wurden schon im folgenden Jahr erste neue Schulbücher gedruckt. Auch der Reaktorunfall von Tschernobyl im April 1986 wird bereits in einem Buch von 1987 thematisiert. Ein Beispiel für einen langen Tranformationsprozess sind die Bezeichnungen der unterschiedlichen Strahlen. Obwohl seit Langem bekannt ist, dass die Strahlung korrekterweise ionisierende Strahlung heißt, wird dies in vielen Schulbüchern nicht beachtet. Bewusst wird häufig die umgangssprachliche Bezeichnung radioaktive Strahlung verwendet.

Verzeichnisse

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Alphazerfall am Beispiel Radium

Abbildung 2: Vereinfachte Darstellung des Ablenkungsverhaltens der unterschiedlichen Strahlungsarten

Abbildung 3: Exponentieller Zerfall

Abbildung 4: Fortwährende Selbstzersetzung eines Stoffes

Abbildung 5: Nachweisversuch zur Alpha-Strahlung

Abbildung 6: Zerfallsprozess von Uran und Folgeprodukten

Abbildung 7: Zerfallsreihe von Thorium

Abbildung 8: Transport von radioaktivem Material

Abbildung 9: Alphazerfall von Uran

Abbildung 10: Kernreaktionsgleichung des β − − Zerfalls , und des + β − Zerfalls

Abbildung 11: Halbwertszeit und Zerfallsprozess

Abbildung 12: Darstellungsformen der Halbwertszeit

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Darstellung der historischen ErwäHnung Von Wissenschaftler/Innen

Tabelle 2:Darstellung Der Historischen Erwähnung Von Wissenschaftler/Innen

Tabelle 3:Darstellung Der Historischen Erwähnung Von Wissenschaftler/Innen

Tabelle 4:Darstellung Der Historischen Erwähnung Von Wissenschaftler/Innen

Tabelle 5:Darstellung Der Historischen Erwähnung Von Wissenschaftler/Innen

Tabelle 6:Darstellung Der Historischen Erwähnung Von Wissenschaftler/Innen

Literaturverzeichnis

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Anhang

Übersicht der Schulbücher der Weimarer Republik in chronologischer Reihenfolge

1. Kleiber & Nath (1918): Physik für die Oberstufe. Zum Gebrauch für die Oberklassen höherer Lehranstalten. 10. Auflage. Berlin München.

2. Sumpf & Wachsmuth & Koch (1918): Lehrbuch der Physik und Chemie B für Oberlyzeen. 2. Auflage. Hildesheim Leipzig.

3. Graetz, L. (1923): Die Physik. 2. verbesserte und vermehrte Auflage. Berlin Leipzig.

4. Hahn, K. (1924): Grundriss der Physik Teil II für die Oberstufe, Höhere Lehranstalten und für Fachschulen. 2. Auflage. Leipzig Berlin.

5. Donle, W. (1926): Lehrbuch der Experimentalphysik für höhere Lehranstalten. 12.Auflage. Leipzig und Berlin.

6. Hahn, K. (1926): Physikalisches Unterrichtswerk. Grundriss der Physik. Ausgabe für Knaben und Mädchenschule Realer Ausrichtung. 5. Auflage. Leipzig Berlin.

7. Freitag, H. (1926): Physik für die Oberstufe. III. Teil. 3. Auflage Nürnberg.

8. Hahn, K. (1927): Grundriss der Physik. Ausgabe für Knaben und Mädchenschulen Realer Ausrichtung. II. Teil. Für die Oberstufe von Vollanstalten und Fachschulen. 5. Auflage. Leipzig Berlin.

9. Kleiber, J. (1927): Lehrbuch der Physik. Erweiterte Ausgabe für die höheren Schulen. 12. Auflage. München Berlin.

10. Börner & Semiller (1928): Lehrbuch der Physik. I. Teil. Unterstufe der Physik. 1. Auflage. Berlin,

11. Kleiber & Siepert (1928): Experimentalphysik und Chemie. Für die Oberstufe höherer Mädchenbildungsanstalten. 15. Auflage Berlin München.

12. Freitag, H. (1929): Physik für die Oberstufe. III. Teil. 2. Auflage. Bamberg.

13. Sumpf & Hartenstein & Günther (1930): Grundriß der Physik. Ausgabe A für Gymnasien und Oberschulen. 17. Auflage Hildesheim Leipzig.

14. Pohl & Schnippenkötter & Weyres (1932): Physik für höhere Lehranstalten. Oberstufe. Berlin Bonn.

Übersicht der Schulbücher der Epoche des Nationalsozialismus in chronologischer Reihenfolge

15. Rosenberg & Hauschulz (1934): Lehrbuch der Physik für höhere Schulen. Einheitsausgabe Unterstufe. 15. Auflage. Leipzig.

16. Hahn & Henkel (1935): Lehrbuch der Physik. Unterstufe A. 5. Auflage. Leipzig Berlin.

17. Kleiber & Nath (1936): Physik für die Oberstufe. München Berlin.

18. Rosenberg & Hauschulz (1938): Lehrbuch der Physik für höhere Schulen. Einheitsausgabe Oberstufe. 14. Auflage. Berlin.

19. Günther, E. (1940a): Grundriß der Physik. Band 2a. für die Klassen 6 bis 8 der höheren Schulen für Jungen. 2. Auflage. Hildesheim Leipzig.

20. Günter, E. (1940b): Grundriß der Physik Band 2b für die Klassen 6 bis 8 d. höheren

21. Schulen für Mädchen. Hildesheim Leipzig.

22. Grimsehl, E. (1941): Lehrbuch der Physik für höhere Schulen. Band 2a. Leipzig Berlin.

23. Fock & Weber (1942): Lehrbuch der Physik für Oberschule und Gymnasium. Band 2a.

2. Auflage. Frankfurt.

24. Weyres & Berlage (1943): Physik für höhere Lehranstalten. Teil II Ausgabe A für Jungenschule. 4. Auflage. Bonn Berlin.

25. Weizel, W. (1944): Einführung in die Physik. Dritter Band. Optik- Atomphysik- Wärme. Leipzig.

Übersicht der Schulbücher der Epoche der Gründung beider deutscher Staaten

26. Schnippenkötter, J. (1947): Dümmlers Physik für höhere Lehranstalten. 1. Auflage. Bonn.

27. Günther, E. (1951): Grundriß der Physik für höhere Schulen Band 2. 1. Auflage. Hildesheim.

28. Speer, E. (1956): Physik für Mädchen. Ein Arbeits- und Lernbuch für Mittelschulen Realschulen und ähnliche Anstalten. 2. Auflage Stuttgart.

29. Höfling, O. (1956a): Lehrbuch der Physik Oberstufe. Ausgabe B. 2. Auflage. Hannover Stuttgart.

30. Höfling, O. (1956b): Atombau und Quantentheorie. Bonn Stuttgart Hannover.

31. Peter, G. (1956): Physik für mittlere Schulen Teil II. 9. und 10. Schuljahr. Berlin Hannover Darmstadt.

32. Grimsehl, E. (1957): Der neue Grimsehl. Physik für höhere Lehranstalten.

33. Stetter, H. (1959): Chemie und Physik des täglichen Lebens Band II. Bad Heilbrunn.

34. Gerhardt & Kruse & Steinkopf (1961): Physik für Mittlere Schulen. 6. Auflage. Bielefeld Berlin Hannover.

35. Kuhn, W. (1961): Atomphysik in der Schule. 2. Auflage. Braunschweig Berlin Hamburg.

36. Hammer & Himpsel (1965): Physik für Realschulen. 2. Auflage. München.

37. Scharf & Papstein & Schlebes (1966): Physik Teil II für mittlere Schulen. 5. Auflage. Hannover Berlin Darmstadt.

38. Halberstadt & Wältermann (1966): Physik 2 für Realschulen. 9. und 10. Schuljahr. 1. Auflage der Neubearbeitung. Frankfurt Berlin Bonn.

39. Harbeck, G. (1966): Physik Oberstufe. 1. Auflage Braunschweig.

40. Grimsehl, E. (1968): Physik II. 1. Auflage. Stuttgart.

41. Dorn, F. (1971): Dorn Physik. Ausgabe C. Hannover.

42. Damm & Meyer & Neumann (1971): Physik. Lehrbuch für Klasse 10. 3. Auflage. Leipzig Berlin

Übersicht der Schulbücher der Epoche der Bildungsreformen

43. Grimsehl, E. (1974): Physik 1. Mittelstufe.1. Auflage. Stuttgart

44. Dorn, F. (1975): Physik. Oberstufe Ausgabe A. 19. Auflage Hannover.

45. Kuhn, W. (1976): Lehrbuch der Physik. Quantenphysik. Band III E. Braunschweig

46. Schröder & Sichelschmidt & Stiegler (1977): Natur und Technik. Physik und Chemie 7-9. 1. Auflage. Berlin.

47. Heywang & Nücke (1978): Physik Sek II. 15. Auflage. Hamburg.

48. Kuhn, W. (1979): Physik Sekundarstufe 2 Band II. Braunschweig.

49. Hoffman, H. (1981): Physik III Atomphysik, Kernphysik, Atomenergie. 4. Auflage München.

50. Walz, A. (1982): Physik Gesamtausgabe. Hannover.

51. Duit & de Fries & Leupold (1983): umwelt: physik. 1. Auflage. Stuttgart.

52. Gross & Berhag (1985): Physik. 1. Auflage. Stuttgart.

53. Dorn & Bader (1986): Physik Oberstufe Gesamtband 12/13. Hannover.

54. Leopold & Zins (1986): Physik 10. 1. Auflage. Bamberg.

55. Heepmann & Muckenfuß & Schröder (1987): CVK Physik für Realschulen. 1. Auflage. Berlin.

56. Bergmann & Schröder & Grüll (1987): Einführung in die Physik. Sekundarstufe I Ausgabe E. 2. Auflage. Frankfurt am Main.

Übersicht der Schulbücher der Epoche der Wiedervereinigung 1990

57. Dorn & Bader (1990) Physik Oberstufe. Gesamtband 12/13. Hannover.

58. Wilke, H.-J. (1991): Physik Lehrbuch Klasse 10. 4. Auflage. Berlin.

59. Gross & Berhag (1992): atome kerne quanten. 1. Auflage. Stuttgart.

60. Kuntze & Morgenstern (1994): Physik Grundkurs. Atomphysik quanten hüllen kerne.

2. Auflage. München.

61. Boysen & Glunde & Heise (1995): Physik für Gymnasien. Sekundarstufe I Länderausgabe C. Teilband 2. 1. Auflage. Berlin.

62. Duit & Häußler & Mikelskis (1995): Physik. Um die Welt zu begreifen. Frankfurt am Main.

63. Ebert & Hache & Krug (1995): Lehrbuch Physik Sekundarstufe 2 Gesamtband. 1. Auflage. Berlin.

64. Kuhn, W. (1996): Physik Band II 2. Teil 12/13. 1. Auflage. Braunschweig.

65. Walz, A. (1997): Blickpunkt Physik. Hannover.

66. Grehn & Krause (1998): Metzler Physik. 3. Auflage. Braunschweig.

67. Liebers & Wilke (1999): Physik Optik Kernphysik Mechanik Elektrizitätslehre.1. Auflage Berlin.

68. Dorn & Bader (2000): Physik Gymnasium Sek II 12/13. Hannover.

69. Hammer & Knauth & Kühnel (2000): Physik 13. 2. Auflage. München.

Übersicht der Schulbücher der Epoche nach Pisa, Timms und Co. ab 2001

70. Weidl, E. (2001): Physik. Relativitätstheorie, Atom- und Kernphysik. 3. Auflage. München.

71. Cieplik & Kirks & Tegen (2002): Erlebnis Physik/Chemie. Ein Lehr- und Arbeitsbuch. Braunschweig.

72. Heepmann & Muckenfuß & Schröder (2002): Natur und Technik. Physik 9/10. Hauptschule Nordrhein-Westfalen. 1. Auflage. Berlin.

73. Ciesla & Krug & Liebers (2005): Physik. Optik, Mechanik, Kernphysik, Elektrizitätslehre. Sekundarstufe I. 1. Auflage. Berlin.

74. Barmeier & Boldt & Ciprina (2006): Prisma Physik 7-10. 1. Auflage. Stuttgart.

75. Bredthauer, & Bruns & Dorn (2007): Impulse Physik. Oberstufe. 1. Auflage. Stuttgart.

76. Grehn & Krause (2007): Metzler Physik 4. Auflage. Braunschweig.

77. Beck & Becker, A. & Becker, Ch. (2008): Einblicke Physik. 1. Auflage. Stuttgart.

78. Boysen & Heise & Heepmann (2009): Fokus Physik. Gymnasium 9/10. 1. Auflage. Berlin.

79. Cieplik, D. (2009): Erlebnis Physik. RS 7-10. Braunschweig.

80. Backhaus & Boysen & Burzin (2010): Fokus Physik. Gymnasium 9. 1. Auflage. Berlin.

81. Bresler & Heepmann & Ramien (2011): Natur und Technik. Physik Grundausgabe. 1. Auflage. Berlin.

82. Hermann-Rottmair & Hoche & Küblbeck (2014): Physik. Bayern Gymnasium 12. 1. Auflage. Berlin.

[...]

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¹ Die tatsächliche Jahresdosis eines Menschen kann jedoch abweichen, da diese auch von den individuellen

Lebensumständen abhängig ist. (vgl. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit 2012)

² Grundsätzlich werden in dieser Arbeit Jahreszahlen, Ordnungszahlen und Kapitelnummrierungen als Ziffern geschrieben. Die Schreibweise weiterer Zahlwörter wird entweder in Form von Ziffern oder in Form von Buchstaben kontext- und sinnbedingt erfolgen.

³ Das Zitat würde aus Demtröder wörtlich übernommen, allerdings wäre der Ausdruck ionisierende Strahlung an dieser Stelle fachlich wohl korrekter

⁴ Die Masse eines Protons beträgt 1,672 622 ∙ 10-27 kg, die eines Neutrons 1,674 927 ∙ 10-27 kg. Zwei Protonen und zwei Neutronen haben als einzelne Teilchen eine Masse von 6,695 098 ∙ 10-27 kg. Das Alphateilchen hat jedoch eine Masse von 6,644 656 75 ∙ 10-27 kg. Dies ergibt einen Massendefekt von 0,050 4410-27 kg. (INFORUM Verlags- und Verwaltungsgesellschaft mbH o.J.)

⁵ Während ihres Fluges wechselwirken die Alphateilchen jedoch mit Luftmolekülen. Dadurch kommt es zu Energieverlusten, dies jedoch nicht bei jeden Alphateilchen gleich sind, dadurch ergibt sich letztendlich ein Energiespektrum.

⁶ Bezüglich des angeregten Zustandes bleibt anzumerken, dass der nachfolgende Übergang des Kerns von einem angeregten Zustand in den Grundzustand mit dem Aussenden von Gammastrahlung verbunden sein kann.

⁷ Bei ν handelt es sich um ein Elektronen-Anti-Neutrino, dass kurz als Anti-Neutrino betitelt wird. (Musiol et al.1988:41)

⁸ Es gilt die Linke-Hand-Regel. Der Daumen zeigt in Richtung der β − Strahlen, der Zeigefinger in

Richtung des magnetischen Feldes, der Mittelfinger in Richtung der Kraftwirkung (Ablenkung) der Strahlen.

⁹ Feststehende Begriffe, die wort-wörtlich aus den Schulbüchern übernommen wurden, werden kursiv

geschrieben und auch in ihrer ursprünglichen Rechtschreibung der damaligen Zeit dargestellt. Dies gilt nicht für feststehende Begriffe innerhalb von Zitaten.

¹⁰ Im Folgenden wird auch analysiert welche Bezeichnungen bezüglich der Uranstoffe/arten gewählt werden. Dies geschieht mit Hilfe des 1. Kriteriums, da es sich immer um Begrifflichkeiten handelt, die im Zusammenhang mit einer geschichtlichen Einführung stehen.

¹¹ Es werden mit Kriterium 3 nur Bezeichnungen bezüglich der Strahlungsarten analysiert, jedoch nicht die unterschiedlichen Bezeichnungen der Uranvarianten.

¹² Pohl et al. (1932) erwähnen den Begriff Isotope nicht. Er ist aber seit 1913 durch Forschungen Soddys bekannt.

¹³ Emanation ist ein Oberbegriff für die Freisetzung von Material in nicht fester oder flüssiger Form aus zumeist festen Ausgangsverbindungen. (Deutsche Enzyklopädie 2014)

¹⁴ Das Zitat wurde wort-wörtlich übernommen. Für den Satzbau haftet Weizel.

¹⁵ Diese Abbildung ist einem DDR-Schulbuch von 1971 aus einem nicht untersuchten bzw. analysierten Abschnitt des Buches entnommen worden und dient an dieser Stelle eher zum Schmunzeln als der wissenschaftlichen Erkenntnis.

¹⁶ Eine konkrete Jahreszahl für den Beginn der Bildungsreform in Deutschland lässt sich nicht angeben, da die Vorläufer der Reformbewegungen bereits in den 1960er Jahren begannen und ständigen Änderungen unterlagen. Sinnvoll erscheint es an dieser Stelle, die Epoche mit dem Jahr 1973 beginnen zu lassen, da in diesem Jahr der Bildungsgesamtplan vom 15. Juni 1973 von der Bund-Länder-Kommission für Bildungsplanung und Forschungsförderung (BLK) vorgelegt wurde.

¹⁷ Das große I bezeichnet in diesem Zusammenhang die Stromstärke und ist nicht als Ordnungszahl zu lesen.

¹⁸ An dieser Stelle wird das erste Mal in einem der analysierten Schulbücher in einer Überschrift der Begriff ionisierende Strahlung statt radioaktive Strahlung genannt!

¹⁹ Autoradiografie bezeichnet ein Verfahren, bei dem Kaliumsalz auf ein in schwarzes Papier eingewickeltes Blatt Fotopapier gestreut wird. Nach ca. 12 h wird das Fotopapier in der Dunkelkammer entwickelt. Es zeigt dann als Schatten die Umrisse des Kaliumsalzes. (Gross & Berhag 1992:98)

²⁰ Wenn zwischen einen radioaktiven Stoff und eine Zählvorrichtung eine Abschirmvorrichtung gestellt wird, so wird die Kernstrahlung abgeschwächt. Die Halbwertsdicke gibt dabei an, bei welcher Materialstärke die Zählrate halbiert wird.

²¹ Der Beginn der Bildungsreformen wurde zu Beginn dieser Arbeit auf das Jahr 1973 datiert. Erste Strömungen von Reformansätzen haben sich jedoch schon Mitte der 1960er Jahre herauskristallisiert. Daraus folgt, dass erste Veränderungen schon Ende der 1960er Jahre auftreten.