Nova Natuurkunde MAX 5.1 deel B - Hoofdstuk 6 - Straling oefentoetsen & antwoorden

Elektromagnetische golven bewegen niet in één vlak, maar in alle richtingen. Elektromagnetische golven hebben geen stof zoals water of lucht nodig, maar verspreidt zich ook door vacuüm. Elektromagnetische golven verplaatsen zich in vacuüm altijd met de snelheid van het licht.Transmissie, absorptie en reflectie.Elektronen.Dit hoort bij een positieve lens.v = voorwerpsafstandb = beeldafstandEr wordt aan één zijde van het lichaam een röntgenbron neergezet en aan de andere zijde een detectorscherm. Wanneer er een foto wordt genomen zendt de bron een kort moment röntgenstraling uit. Het zachte weefsel van het lichaam laat de straling voornamelijk door. De botten absorberen daarentegen het overgrote deel. Op het detectorscherm ontstaat hierdoor een beeld van de botten in het lichaam. Dit beeld kan worden vastgelegd.De hoeveelheid stralingsenergie die door het lichaam geabsorbeerd is.Een natuurlijke radioactieve bron is in de natuur te vinden. Een kunstmatig radioactieve bron is door de mens gemaakt.Alfastraling en bètastraling. Een holle lens is een negatieve lens. Een holle lens heeft dus een divergente werking.De lichtstralen bewegen na de lens minder naar elkaar toe. Dit betekent dat ze pas later elkaar zullen kruisen t.o.v. dezelfde situatie zonder de lens. Dit betekent dat de lens dus een divergerende werking heeft. Dit is dus een negatieve lens.Lichtstralen komen op het brandpunt van een lens samen (wanneer deze door de lens zijn gegaan). Dit betekent dat hoe kleiner het brandpunt, hoe dichter bij de lens de lichtstralen elkaar al zullen kruisen en hoe sterker het licht dus breekt. Dus een lens met een kleine brandpuntsafstand breekt het licht sterker. Dit betekent dat dus Lens A het sterkst het licht breekt. Lens A heeft namelijk de kleinste brandpuntsafstand. Dit is een negatieve foto. Bij een normale röntgenfoto zouden de botten alle straling opnemen (absorptie) en hierdoor op de foto juist als zwarte plekken te zien zijn. In de medische wereld worden dus de kleuren van een röntgenfoto omgedraaid en zijn al deze foto’s dus negatief. Dus wit wordt zwart en zwart wordt wit. Hierdoor kunnen botten en dergelijke juist wel goed bekeken worden.Bij het maken van een röntgenfoto komt röntgenstraling vrij. Het is niet erg als deze straling op je valt één keer in de paar jaar, maar dit moet niet regelmatig gebeuren. Om ervoor te zorgen dat de tandarts niet een te hoge equivalente dosis binnenkrijgt aan ioniserende straling, beschermt hij zichzelf van de straling door achter een muurtje te gaan staan.Zodat een tracer zich na enige tijd snel al grotendeels heeft geconcentreerd in het gebied dat onderzocht moet worden. Verder heeft dit ook nog als voordelen dat er maar weinig van de radioactieve stof ingebracht hoeft te worden en dat deze stof ook relatief snel uitgewerkt is.Een kunstmatige bron van gammastraling wordt het lichaam van de patiënt ingebracht. De tracer verspreidt zich door het lichaam en komt daardoor ook langs de organen die onderzocht moeten worden. De tracer zendt in het lichaam gammastraling uit en dit wordt waargenomen door een gammacamera. De detectoren van de camera detecteren enkel de gammastraling die loodrecht op het detectieveld valt. Ten slotte maakt een computer op basis van de meetgegevens een beeld. Dit is een false color image beeld waar de sterkte van de straling met verschillende kleuren wordt aangegeven. Dit kan op de volgende drie manieren:Zoveel mogelijk afstand nemen tot de stralingsbronZo kort mogelijk in de buurt zijn van de stralingsbronAfschermingsmateriaal met een grote dichtheid tussen jou en de stralingsbron hebben staan.Wanneer iemand:Een ongewone radioactieve bron in het lichaam (inwendige besmetting) of op het lichaam (uitwendige besmetting) heeft.In zijn lichaam radioactieve stoffen heeft die zich langzaamaan ophopen.Mogelijke antwoorden:Cellen beschadigenDNA in de cellen beschadigen (leidt tot mutaties)schade aan beenmerg en lymfeklierenonvruchtbaarheidaantasting van het centrale zenuwstelselbewusteloosheidin coma rakenoverlijden Gegeven: $f = 7,7 \times 10^{14} \ Hz$, $c = 3,0 \cdot 10^8 \ m/s$.Gevraagd: Golflengte in nanometers van de stralingFormule: $f= \frac{c}{\lambda} \rightarrow \lambda = \frac{c}{f}$Berekening: $c =  \lambda = \frac{v}{f} = \frac{3,0 \cdot 10^8}{7,7 \cdot 10^{14}} = 0,00000038961039 \ m = 389,61039 \  nm$Conclusie: De golflengte is ongeveer 389 nm.Dit aflezen uit het elektromagnetische spectrum geeft: de kleur van dit licht is paars.Deze straling zou niet meer zichtbaar zijn. Het zichtbare spectrum van het licht gaat van ongeveer 400 nm tot en met 700 nm. Een golflengte van ongeveer 290 nm zou dan niet meer zichtbaar zijn. Gegeven: $\lambda = 1 \ nm = 1 \cdot 10^{-9} \ m$, $c = 3,0 \cdot 10^8 \ m/s$.Gevraagd: FrequentieFormule: $f = \frac{c}{\lambda}$Berekening: $f = \frac{c}{\lambda} = \frac{3,0 \cdot 10^8}{1 \cdot 10^{-9}} = 3 \cdot 10^{17}$Conclusie: De frequentie is $ 3 \cdot 10^{17} \ Hz$. Ieder hokje in de onderstaande twee figuren stelt 1 cm² voor.Eerst teken je de gegeven situatie na: Een positieve lens met een diameter van 6 cm (blauwe lijn in het midden).Met een brandpuntsafstand van 3 cm (zie de zwarte stippen).En een beeld van 2 cm lang dat 6 cm van de lens staat (zie groene pijl).Vervolgens moet je de drie constructiestralen tekenen om het voorwerp aan de andere kant van de lens te vinden: 1. Deze constructiestraal gaat eerst vanaf het pijlpunt door het brandpunt van de lens en loopt daarna evenwijdig aan de hoofdas.2. Deze constructiestraal gaat vanaf het pijlpunt door het midden van de lens en verandert verder niet van richting.3. Deze constructiestraal loopt vanaf het pijlpunt tot aan de lens evenwijdig aan de hoofdas en gaat dan door het linker brandpunt van de lens heen.Hieruit blijkt dat de drie constructiestralen 6 cm links van de lens samenkomen. Tot aan de die hoogte teken je vervolgens het voorwerp.Antwoord: Het voorwerp is (net als het beeld) 2 cm groot. Een bètadeeltje zal kleiner zijn dan een alfadeeltje en daarom wel door een velletje papier kunnen gaan. Papier heeft namelijk een kleinere dichtheid dan aluminium. Een alfadeeltjes kan al door papier worden gestopt en een bètadeeltje pas door een plaatje aluminium. Het verschil tussen deze twee stralingssoorten zal dus berusten op een verschil in grootte.Dracht.De halveringstijd van tritium is 12,33 jaar. Wanneer deze stof ingebracht zou worden in het lichaam zou deze zeer lang actief nog zijn en dus ioniserende straling uitzenden in het lichaam. Dit maakt tritium dus ongeschikt om ingezet te worden in de medische wereld.Gegeven:Massa = 4 gramHalveringstijd = 12,33 jaarGevraagd: Massa na 37 jaarInvullen:Na 12,33 jaar is de massa nog 4 g / 2 = 2 g.Na 24,66 jaar is de massa nog 2 g / 2 = 1 g.Na 36,99 jaar is de massa nog 1 g / 2 = 0,5 g.36,99 jaar is nagenoeg 37 jaar en dus zal de massa dan ook nog ongeveer 0,5 gram bedragen.Antwoord: De massa zal dan ongeveer 0,5 gram zijn.Op de y-as de massa (in grammen) en op de x-as de tijd in jaren.