H5S - Theorie Hoofdstuk 10

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

H5S - Theorie Hoofdstuk 10

vraag: wat is de (belangrijkste) golfvergelijking?

(en wat betekenen alle symbolen)?

Deel 1 - Lichtgolf en Foton

• Licht is een elektromagnetische golf
• Er zijn verschillende frequenties/golflengtes licht:

golfvergelijking voor licht

c=λ⋅f

de lichtsnelheid is een constante en wordt aangeduid met de letter c

golfvergelijking voor licht

c=λ⋅f

de lichtsnelheid is een constante en wordt aangeduid met de letter c

Daarnaast wordt licht gezien als een deeltje, het foton. Je kunt de energie van 1 foton berekenen met:

h is de constante van Planck

E​f​​=h⋅f=​λ​​h⋅c​​

golfvergelijking voor licht

c=λ⋅f

• voor foton energie gebruikt men de eenheid elektron volt (eV)
• 1 eV = ..... hoeveel joule?
  
  
• dit is dus een eenheid voor energie (niet voor spanning)

E​f​​=h⋅f=​λ​​h⋅c​​

echografie

• echografie is een medische techniek die gebruik maakt van geluidsgolven
• het is daarom niet schadelijk (en kan ook gebruikt worden bij zwangerschap)

herhaling

welke soort licht heeft de meeste energie?

en... hoe merk je dit?

uit welke onderdelen bestaat een atoom?

Bouw van het atoom

• Een atoom bestaat uit neutronen, elektronen en protonen
• Het atoomnummer vertelt het aantal protonen
• Het massagetal = het aantal protonen + neutronen
• Elektronen hebben zeer kleine massa, maar wel lading.

zoek op: wat is de lading van 1 elektron?

Een atoom met hetzelfde atoomnummer, maar een ander massagetal noem je een isotoop

Radioactiviteit

•  Als de atoomkern instabiel is, kan deze vervallen. 
• Hierbij kan straling worden uitgezonden. Dit heet radioactiviteit.
• Er zijn 3 soorten straling

Soorten Straling

• alfa-straling: 
• bèta-straling: elektron 
• gamma-straling: lichtdeeltje (foton)

Vervalvergelijking

• De vervalvergelijking geeft aan hoe een atoom vervalt in een nieuw deeltje (en straling)
• De atoomnummers en massagetallen blijven gelijk
• 
  

• Het alfa deeltje is het zwaarste. alfa straling heeft daardoor de grootste energie, maar het minste doordringend vermogen / dracht
• gamma-straling heeft het grootste doordringend vermogen

Soorten straling

Herhaling

Welke 3 soorten straling zijn er?

Welke heeft het grootste doordringend vermogen?

Wanneer vindt er een vervalreactie plaats? (wanneer vervalt een atoom)?

Radioactief verval

• Een instabiel atoomkern kan vervallen. Hierdoor blijft er steeds minder over.
• De vervalkromme laat zien hoeveel kernen nog over zijn.
• Na een bepaalde tijd is er nog maar de helft. Deze tijd heet de halveringstijd.

Radioactief verval

• Een instabiel atoomkern kan vervallen. Hierdoor blijft er steeds minder over.
• De vervalkromme laat zien hoeveel kernen nog over zijn.
• Na een bepaalde tijd is er nog maar de helft. Deze tijd heet de halveringstijd.

N=N​0​​⋅(​2​​1​​)​​t​1/2​​​​t​​​​

Opdracht

Wat is de halveringstijd van Lood-212?

We hebben 100,000 kernen lood-212. Hoeveel is er over na 21,2 uur?

En hoeveel na 30 uur?

N=N​0​​⋅(​2​​1​​)​​t​1/2​​​​t​​​​

Radioactiviteit

A=−​Δt​​ΔN​​

• De activiteit wil zeggen:
• hoeveel kernen vervallen er per seconde
• Het is dus.. de raaklijn van de vervalkromme
• De eenheid is de Becquerel [Bq]

Radioactiviteit

A=−​Δt​​ΔN​​

• De activiteit wil zeggen:
• hoeveel kernen vervallen er per seconde
• Het is dus.. de raaklijn van de vervalkromme
• De eenheid is de Becquerel [Bq]

A=A​0​​⋅(​2​​1​​)​​t​1/2​​​​t​​​​

Opdrachten

20, 21

leg uit: wat is de halveringstijd?

heeft een atoomkern die zeer instabiel heeft: een kleine of juist een grote halveringstijd?

Theorie: stralingsdosis

• Straling kan schadelijk zijn voor mensen & dieren. Hoe schadelijk is, is afhankelijk van de dosis
• De stralingsdosis D = geabsorbeerde energie / massa (van het bestraalde)
• Eenheid: [J/kg] of [Gy] (Gray)

D=​m​​E​​

Equivalente stralingsdosis

• Alfa-straling is verreweg het meest schadelijk. Hierom is er een tweede formule voor de equivalente dosis H:
• W_R is de weegfactor. Voor alfa-straling is deze 20; voor beta- en gamma-straling is deze 1.
• H heeft eenheid Sievert [Sv]

D=​m​​E​​

H=w​R​​⋅D

wat is... stralingdosis?

en wat is het verschil tussen de soorten straling?

Medische technieken

Naam

Hoe werkt het

soort straling

voordelen/nadelen

1. Echografie

• Echografie maakt gebruik van geluidsgolven
• Hierdoor is het niet schadelijk 
• Het wordt vaak gebruikt bij zwangere mensen
• Je kunt niet alles zien, bijv. geen botten of longen.

2. Röntgen/
CT-scan

• een röntgenfoto gebruikt röntgenstraling (licht) om een foto te maken van botten
• Het is licht schadelijk; niet erg voor een enkele keer maar wel schadelijk bij meerdere foto's.
• Een CT-scan gebruikt dezelfde techniek; maar dan in een buis zodat er een 3D beeld gevormd wordt.

3. Radiotherapie

• Bij radiotherapie wordt 
  ioniserende (schadelijke)
  straling gebruikt
• Dit wordt meestal gedaan bij tumoren/kanker
• Het kan op twee manieren: uitwendig en inwendig
• Het is erg schadelijk. Kan met alfa, beta en gamma-straling