Abstandsgesetz

Dargestellt in der Abbildung unten ist eine Quelle (blauer Zylinder), welche Strahlung in Richtung der roten Achse aussendet.
Das kleine Quadrat symbolisiert z.B. eine Detektorfläche, welche die ausgestrahlte Strahlung misst.
Mögliche Aufgaben befinden sich unterhalb der Abbildung.

Mithilfe des Schiebereglers (k) rechts kannst du den Detektor (schwarzes Quadrat mit den gestrichelten Seiten) weiter von der Quelle entfernen.

Aufgaben:
1. Beschreibe die Bedeutung des großen Quadrates.
2. Betrachte das Verhältnis der Flächen der beiden Quadrate. Achte vor allem darauf, was passiert, wenn du ganzzahlige k verwendest.
3. Wenn du darüber nachdenkst, wie sich die Strahlung bei größeren Abständen auf dem großen Quadrat verteilt, kommst du der Beantwortung der Leitfragen näher.

k = 2 (slider from 1 to 6, step 0.1)
A: (0, 0, 0)
B_1: (1, 0.5, 0.5)
B_2: (1, 0.5, -0.5)
B_3: (1, -0.5, -0.5)
B_4: (1, -0.5, 0.5)
s_1 = Ray(A, B_1)
s_2 = Ray(A, B_2)
s_3 = Ray(A, B_4)
s_4 = Ray(A, B_3)
VB_1, b_1, b_2, b_3, b_4 = Polygon(B_1, B_2, B_3, B_4)
C_2: (k, 0, (0.5 * k))
C_3: (k, (-0.5 * k), (0.5 * k))
C_4: (k, (0.5 * k), 0)
C_5: (k, 0, 0)
C_6: (k, (-0.5 * k), 0)
C_7: (k, (0.5 * k), (-0.5 * k))
C_8: (k, 0, (-0.5 * k))
C_9: (k, (-0.5 * k), (-0.5 * k))
C_1: (k, (0.5 * k), (0.5 * k))
VC_1, c_1, c_2, c_5, c_4 = Polygon(C_1, C_2, C_5, C_4)
VC_2, j, c_3, c_6, k_{1} = Polygon(C_2, C_3, C_6, C_5)
VC_3, l, m, c_8, c_7 = Polygon(C_4, C_5, C_8, C_7)
VC_4, n, p, c_9, q = Polygon(C_5, C_6, C_9, C_8)
Quelle = Intersect(s_4, s_3)
Z, c, d, a = Cylinder((-1, 0, 0), A, 0.1)
v1, f, g, h, i = Polygon(C_3, C_9, C_7, C_1)
r = Ray(A, C_5)
C = Intersect(r, b_3)
D = Intersect(r, VB_1)
s = Segment(Quelle, D)
t = Segment(Quelle, D)
b = Segment(Quelle, C_5)
Text2: "Abstand Quelle zum großen Quadrat = " + b + "
Fläche des großen Quadrates = " + v1 + ""
B_{5}: (1, -0.5, -0.5)
B_{6}: (1, -0.5, 0.5)
C_{15}: (k, 0, (0.5 * k))
C_{10}: (k, (-0.5 * k), (0.5 * k))
C_{16}: (k, (0.5 * k), 0)
C_{11}: (k, 0, 0)
C_{17}: (k, (-0.5 * k), 0)
C_{12}: (k, (0.5 * k), (-0.5 * k))
C_{18}: (k, 0, (-0.5 * k))
C_{13}: (k, (-0.5 * k), (-0.5 * k))
C_{14}: (k, (0.5 * k), (0.5 * k))
v1_{1}, f_{1}, g_{1}, h_{1}, i_{1} = Polygon(C_{10}, C_{13}, C_{12}, C_{14})
B_{8}: (1, -0.5, -0.5)
B_{9}: (1, -0.5, 0.5)
C_{24}: (k, 0, (0.5 * k))
C_{19}: (k, (-0.5 * k), (0.5 * k))
C_{25}: (k, (0.5 * k), 0)
C_{20}: (k, 0, 0)
C_{26}: (k, (-0.5 * k), 0)
C_{21}: (k, (0.5 * k), (-0.5 * k))
C_{27}: (k, 0, (-0.5 * k))
C_{22}: (k, (-0.5 * k), (-0.5 * k))
C_{23}: (k, (0.5 * k), (0.5 * k))
v1_{2}, f_{2}, g_{2}, h_{2}, i_{2} = Polygon(C_{19}, C_{22}, C_{21}, C_{23})
C_{28}: (k, 0, (0.5 * k))
C_{29}: (k, (-0.5 * k), (0.5 * k))
C_{30}: (k, (0.5 * k), 0)
C_{31}: (k, 0, 0)
C_{32}: (k, (-0.5 * k), 0)
C_{33}: (k, (0.5 * k), (-0.5 * k))
C_{34}: (k, 0, (-0.5 * k))
C_{35}: (k, (-0.5 * k), (-0.5 * k))
C_{36}: (k, (0.5 * k), (0.5 * k))
Text1: "Abstand Quelle zum kleinen Quadrat = " + s + "
Fläche des kleinen Quadrates = " + VB_1 + ""
Q_2: (k, (-0.25 * k), (0.5 * k))
Q_1: (k, (0.25 * k), (0.5 * k))
Q_4: (k, (0.5 * k), (0.25 * k))
Q_7: (k, (-0.5 * k), (0.25 * k))
Q_10: (k, (-0.5 * k), (-0.25 * k))
Q_14: (k, (0.5 * k), (-0.25 * k))
Q_15: (k, (-0.25 * k), (-0.5 * k))
Q_16: (k, (0.25 * k), (-0.5 * k))
e = Segment(Q_7, Q_4)
j_1 = Segment(C_6, C_4)
l_1 = Segment(Q_10, Q_14)
m_1 = Segment(Q_2, Q_15)
n_1 = Segment(C_2, C_8)
p_1 = Segment(Q_1, Q_16)
P_1: (k, (1 / 6 * k), (0.5 * k))
P_2: (k, (-1 / 6 * k), (0.5 * k))
P_5: (k, (0.5 * k), (1 / 6 * k))
P_6: (k, (-0.5 * k), (1 / 6 * k))
P_7: (k, (0.5 * k), (-1 / 6 * k))
P_10: (k, (-0.5 * k), (-1 / 6 * k))
P_11: (k, (-1 / 6 * k), (-0.5 * k))
P_12: (k, (1 / 6 * k), (-0.5 * k))
q_1 = Segment(P_5, P_6)
r_1 = Segment(P_10, P_7)
t_1 = Segment(P_2, P_11)
a_1 = Segment(P_1, P_12)
R_1: (k, (0.3 * k), (0.5 * k))
R_2: (k, (0.1 * k), (0.5 * k))
R_3: (k, (-0.1 * k), (0.5 * k))
R_4: (k, (-0.3 * k), (0.5 * k))
R_6: (k, (-0.5 * k), (0.3 * k))
R_5: (k, (0.5 * k), (0.3 * k))
R_7: (k, (0.5 * k), (0.1 * k))
R_8: (k, (-0.5 * k), (0.1 * k))
R_9: (k, (0.5 * k), (-0.1 * k))
R_10: (k, (-0.5 * k), (-0.1 * k))
R_11: (k, (0.5 * k), (-0.3 * k))
R_12: (k, (-0.5 * k), (-0.3 * k))
R_13: (k, (-0.3 * k), (-0.5 * k))
R_14: (k, (-0.1 * k), (-0.5 * k))
R_15: (k, (0.1 * k), (-0.5 * k))
R_16: (k, (0.3 * k), (-0.5 * k))
d_1 = Segment(R_4, R_13)
e_1 = Segment(R_3, R_14)
j_2 = Segment(R_2, R_15)
k_2 = Segment(R_1, R_16)
l_2 = Segment(R_6, R_5)
m_2 = Segment(R_8, R_7)
n_2 = Segment(R_10, R_9)
p_2 = Segment(R_12, R_11)
S_1: (k, (-1 / 3 * k), (0.5 * k))
S_2: (k, (-1 / 6 * k), (0.5 * k))
S_3: (k, (1 / 6 * k), (0.5 * k))
S_4: (k, (1 / 3 * k), (0.5 * k))
S_5: (k, (0.5 * k), (1 / 3 * k))
S_6: (k, (-0.5 * k), (1 / 3 * k))
S_7: (k, (0.5 * k), (1 / 6 * k))
S_8: (k, (-0.5 * k), (1 / 6 * k))
S_9: (k, (0.5 * k), (-1 / 6 * k))
S_10: (k, (-0.5 * k), (-1 / 6 * k))
S_11: (k, (0.5 * k), (-1 / 3 * k))
S_12: (k, (-0.5 * k), (-1 / 3 * k))
S_13: (k, (1 / 3 * k), (-0.5 * k))
S_14: (k, (1 / 6 * k), (-0.5 * k))
S_15: (k, (-1 / 6 * k), (-0.5 * k))
S_16: (k, (-1 / 3 * k), (-0.5 * k))
q_2 = Segment(S_5, S_6)
r_2 = Segment(S_8, S_7)
t_2 = Segment(C_6, S_10)
a_2 = Segment(S_9, S_10)
d_2 = Segment(S_12, S_11)
e_2 = Segment(S_16, S_1)
f_3 = Segment(S_2, S_15)
g_3 = Segment(S_3, S_14)
h_3 = Segment(S_4, S_13)
T_1: (k, 0.5, 0.5)
T_2: (k, 0.5, -0.5)
T_3: (k, -0.5, 0.5)
T_4: (k, -0.5, -0.5)
v2, t_3, t_4, i_3, j_3 = Polygon(T_3, T_4, T_2, T_1)