H8 Paragraaf 1 en 2

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo t, mavo
• Leerjaar 3

8.1 + 8.2 straling & radioactiviteit

Verschillende soorten straling

Microgolven

Microgolven (verhitten)

Zichtbaar licht bestaat uit een aantal kleuren; zet de kleuren in de juiste volgorde neer

Zichtbaar licht

waarmee kan je zichtbaar licht ook al weer zichtbaar maken?

Kleuren van zonlicht

Alle kleuren die in het licht voorkomen noemen we het kleurenspectrum.

Je kunt deze kleuren
zichtbaar maken met
een prisma.

Ultraviolette straling

 Ultraviolet (UV)

Straling vanuit de zon

Ozonlaag beschermt ons!

Wat ziet een bij?

Een bij heeft 5 ogen: 2 facetogen en 3 mini-ogen. Mannetjesbijen hebben wel 7500 facetten per facetoog. Een bij ziet vooral groen,blauw en ultraviolet. Ook kan een bij cirkels, kruizen en stervormen zien.

toepassing Ultraviolet licht

toepassing Ultraviolet licht

Infrarood (IR) & Ultraviolet (UV)

Ozonlaag beschermt voor een groot deel tegen UV straling; maar niet alles!

Infrarode straling

Infrarood

IR is warmte straling. 

Met een infrarood camera kun je de warmte van een object bepalen. 

Een nacht camera werkt ook op deze manier. 

Wat is een toepassing van IR licht?

Infrarood

IR-sauna, afstandsbediening, IR-camera,...

Röntgenstraling

Noem een toepassing van röntgenstraling

Röntgenstraling

Röntgenstraling wordt gebruikt om röntgenfoto's te maken in het ziekenhuis.

Gaat door zacht weefsel (spieren, bloedvaten) heen, maar wordt tegengehouden door hard weefsel (bot). Als het word tegengehouden wordt het geabsorbeerd!

Röntgenstraling

Leg uit waarom de metalen plaat en de schroeven op deze foto vrijwel wit zijn.

• Metalen absorberen röntgenstraling erg goed. De straling kan er niet doorheen; waar het makkelijk doorheen gaat is donker(der).

Röntgenstraling

Een andere methode is het maken van röntgenfoto's (zie de foto linksonder). Hierbij wordt röntgenstraling door het lichaam geschenen. Als deze straling het lichaam in geschenen wordt, dan zal een deel worden geabsorbeerd en een deel worden doorgelaten. Hoeveel er wordt geabsorbeerd hangt af van het soort stof waar de straling doorheen gaat en van de dikte van deze stof. 

Door de doorgelaten straling op te vangen op een fotografische plaat kan dan een röntgenfoto worden gemaakt. Doordat spierweefsel bijvoorbeeld meer röntgenstraling doorlaat dan bot, kunnen we de botten in het menselijk lichaam hiermee duidelijk in kaart brengen.

CT scan

De CT-scan werkt met röntgenstraling. De scanner bestaat uit een röntgenapparaat dat onder verschillende hoeken röntgenfoto’s maakt. 

Zo ontstaat een 3D-röntgenbeeld van de binnenkant het lichaam.

CT-scan

Ook bij een CT-scan wordt gebruik gemaakt van röntgenstraling. Hier worden meerdere metingen gecombineerd om een doorsnedefoto van het menselijk lichaam te maken. Series van deze doorsnedes kunnen gecombineerd worden tot een 3D weergaven van het menselijk lichaam. Hieronder zien we bijvoorbeeld doorsnedes van de hersenen.

Mutaties

Kan spontaan gebeuren 

Meestal door straling zoals; radioactieve straling, röntgenstraling of ultraviolet straling. 

Of door chemische stoffen zoals; sigarettenrook of asbest.

Dit noemen wij mutagene-invloeden  

Straling waarnemen

Zichtbaar licht - Ogen (Kegeltjes & staafjes)

UV & IR met bepaalde apparaten!

Absorberen & doorlaten

Doorlaten - straling gaat na een voorwerp te passeren gewoon weer verder

Absorberen - De straling wordt tegengehouden door een voorwerp

Stralingsenergie

Energie in de vorm van warmte

Stralingsenergie kan ook stoffen afbreken = Ioniserende straling

Radioactiviteit

Stoffen die ioniserende straling uitzenden zijn radioactief 

Meten met een geigerteller!

Groot- en eenheden 

Activiteit = grootheid

Becquerel (Bq) = Eenheid

Je zegt dus; de (radio)activiteit in Nederland is 0,5 Bq!

Natuurlijk radioactief

Als stoffen uit zichzelf al ioniserende straling uitzenden

Kunstmatig radioactief

Als mensen radioactieve stoffen maken

Instabiele kern

Atoomkernen zijn instabiel = vallen zonder invloed van buitenaf uit elkaar

Dat noem je radioactief verval

Radioactiviteit

Radioactieve stoffen zenden zelf straling uit.

Een radioactieve stof heeft instabiele kernen. Deze kern zal op een gegeven moment vanzelf veranderen. Dit noem je radioactief verval

Stabiele atoomkern: Veranderd nooit                                               10.3

Instabiele atoomkern: Kern verandert een keer. 

radioactief: Een stof met instabiele atoomkernen.

Radioactief verval: het veranderen van de atoomkern

Straling wordt gebruikt voor behandeling van kanker. 

In kerncentrales ontstaan instabiele atoomkernen bij het opwekken van energie. 

Kernverval

In de vorige paragraaf hebben we over atomen en isotopen geleerd. Nu zijn er zowel stabiele en instabiele isotopen. Bij instabiele isotopen worden deeltjes spontaan vanuit de atoomkernen met een hoge snelheid weggeschoten. Dit noemen we straling.  Stoffen waarbij dit gebeurt noemen we radioactief.

De oorspronkelijke radioactieve kern noemen we de
moederkern en de kern die na de straling overblijft
noemen we de dochterkern. Het kan zo zijn dat de
dochterkern op haar beurt weer radioactief is en vervalt.

Isotopen die geen straling uitzenden, zijn stabiel.

stabiele en instabiele isotopen

Een isotoop is stof waarvan de hoeveelheid neutronen in de kern kan verschillen. Men spreekt van een radio-actieve isotoop wanneer de kern van deze isotoop instabiel is. Wanneer een kern instabiel is, dan kan deze veranderen (uit elkaar vallen in ongelijke delen). Wanneer een kern uit elkaar valt zendt deze straling uit. Het uit elkaar vallen van atoomkernen noemt men radio-actief verval.

Organismen zijn opgebouwd uit onder andere waterstof en koolstof deeltjes. Onder koolstof bestaan de volgende isotopen: C-12, C-13 en C-14. C-12 en C-13 zijn stabiele kernen en zullen dus nooit uit zichzelf vervallen. C-14 is een radio-actieve isotoop van koolstof met (14-6=) 8 neutronen in de kern. En is van nature radio-actief (de kernen vallen spontaan uit elkaar). De meest voorkomende Isotopen van koolstof zijn C-12 en C-13. C-14 komt veel minder vaak voor, omdat deze kernen dus uit elkaar vallen.

Halveringstijd/halfwaardetijd

de activiteit niet steeds een beetje af. Na deze tijd is;

- De helft van de instabiele atoomkernen verdwijnt

- hoeveelheid straling is met de helft verminderd

Voorbeeld

I-131 heeft een halveringstijd van 8 dagen. De activiteit is 64 Mbq (M = Miljoen). Hoe groot is de activiteit na 32 dagen?

dag 0 = 64 Mbq
dag 8 = 32 Mbq

dag 16 = 16 Mbq

dag 32 = 8 Mbq

Na 32 dagen is de activiteit nog 8 Mbq

De halfwaardetijd van Uranium is ca 700 miljoen jaar!