Nova Natuurkunde MAX 2020 deel B - Hoofdstuk 6 - Straling oefentoetsen & antwoorden

a) Ze bewegen beide van de bron af. b) Doordat een gammafoton veel energie heeft. c) Het brandpunt. d) Dit hoort bij een negatieve lens. e) n = sin(i)/sin(r) f) Er 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. g) Absorptie. h) Dichtheid. i) Alfastraling en bètastraling. j) Het is belangrijk om zo gericht mogelijk te bestralen. Hierdoor worden zoveel mogelijk tumorcellen bestraald en zo min mogelijk gezonde cellen. k) Dit betekent dat er per seconde 3000 atoomkernen vervallen. a) Gegeven: c =  3,0 * 10$^{8}$ m/s F = 4,3 * 10$^{14}$ Hz Gevraagd: Golflengte in nanometers van de straling Formule: λ = c/f Invullen: λ = c/f = (3,0 * 10$^{8}$) / (4,3 * 10$^{14}$) = 0,0000006976744 ≈ 697,67 nm ≈ 697 nm Antwoord: De golflengte van dit licht is 697 nanometer. b) Dit aflezen uit het elektromagnetisch spectrum geeft dat de kleur van dit licht rood is. c) Boven de ongeveer 740 nm is licht/straling niet meer zichtbaar voor het oog. Licht met een golflengte die 100 nm groter is dan 697 nm, zal dus als golflengte dan 797 nm hebben. Dit zit boven de 740 nm en zal dus niet meer zichtbaar zijn. d) Doordat gammafotonen een hogere frequentie hebben dan zichtbaar licht, komt er in ieder geval uit de formule  E = h * f  dat gammafotonen energierijker zijn dan zichtbaar licht.   a) Een bolle lens is een positieve lens. Een bolle lens heeft een convergente werking.   b) De lichtstralen bewegen na de lens meer naar elkaar toe. Dit betekent dat ze elkaar eerder zullen kruisen t.o.v. dezelfde situatie zonder de lens. Dit betekent dat de lens dus een convergerende werking heeft. Dit is dus een positieve lens.   c) Lichtstralen komen op het brandpunt van een lens samen (wanneer deze door de lens zijn gegaan). Dit betekent dat hoe kleiner het brandpunt, hoe dichterbij 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 B het sterkst het licht breekt. Lens B heeft namelijk de kleinste brandpuntsafstand.   a) a) Op absorptie en transmissie. b) 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. c) Er is inwendige en uitwendige bestraling bij radiotherapie. Bij inwendige bestraling krijgt een patiënt een radioactieve bron in het lichaam en bij uitwendige bestraling wordt er een externe stralingsbron op een lichaamsdeel van de patiënt gericht.  d) 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 grotere activiteit betekent vaak een kleinere halveringstijd). e) Zo wordt de kans op besmetting zo klein mogelijk gehouden. f) Dit kan op de volgende drie manieren: Zoveel mogelijk afstand nemen tot de stralingsbron Zo kort mogelijk in de buurt zijn van de stralingsbron Afschermingsmateriaal met een grote dichtheid tussen jou en de stralingsbron hebben staan. g) Gegeven: Intensiteit moet 87,5% kleiner zijn, dus mag maximaal nog 100 - 87,5 = 12,5% zijn. Halveringsdikte = 1,44 cm  Gevraagd: Dikte van de betonnen wanden Invullen: Na 1,44 cm is de intensiteit nog 100% / 2 = 50% Na 2,88 cm is de intensiteit nog 50% / 2 = 25% Na 4,32 cm is de intensiteit nog 25% / 2 = 12,5% Bij een wanddikte van 4,32 cm is de intensiteit met 87,5% gedaald.  Antwoord: De plaat moet minimaal 4,32 cm dik zijn om de intensiteit van de gammastraling met 87,5% te laten dalen.   Ieder hokje in de onderstaande twee figuren stelt 1 cm² voor. Eerst teken je de gegeven situatie na: Vervolgens teken je de twee mogelijke constructiestralen: 1. Vanaf de bovenkant van het voorwerp teken je een constructiestraal naar de lens die evenwijdig aan de hoofdas loopt. Vanaf de lens teken je vervolgens een constructiestraal die door het brandpunt rechts van de lens loopt. 2. Je tekent van het bovenkant van het voorwerp een constructiestraal die recht door het midden van de lens gaat. Je kan vervolgens de twee getekende constructiestralen aan de linkerkant van de lens doortrekken om het virtuele beeld te vinden (hier met lichtblauw weergegeven): Antwoord: Opmeten van het beeld geeft dat het beeld ongeveer 1,45 centimeter groot is. b) Het beeld staan aan de kant van het voorwerp.   Teken eerst een normaal op het punt waar de lichtstraal binnenkomt op het blok: De hoek van inval van het licht met de normaal opmeten geeft ongeveer een hoek van 13°. Gegeven: Hoek i = 13° n = 1,5 Gevraagd: Hoek r (oftewel: de hoek van breking) Formule: n = sin(i)/sin(r) Invullen: n = sin(i)/sin(r) → sin(r) = sin(i)/n sin(r) = sin(i)/n = sin(13)/1,5 = 0,14996737 Gebruik van de inverse sinus geeft dan: Hoek r = sin(0,14996737)-1 = 8,6250 ≈ 9° Antwoord: De hoek van breking is 9°. Dit tekenen in het perspex blok: Toelichting: Hoek r is dus 9° met de eerste normaal. Let erop dat de lichtstraal het blok met een hoek van 13° graden met de tweede normaal weer verlaat.   Let op: In de meeste gevallen mag een getekende lichtstraal maximaal 2° afwijken van de daadwerkelijke waarde.   a) Een bètadeeltje zal snel al zijn ionisatie energie verliezen wanneer het een betonnen muur indringt en daar ergens tot stilstand komen. Deze maximale indringingsdiepte noemen we dracht. Gammastraling bestaat niet uit deeltjes en kan daarom wel door een betonnen muur. Wel wordt er gammastraling door de muur geabsorbeerd en zal de gammastraling hierdoor wanneer het uit de muur komt in intensiteit zijn gedaald (zie halveringsdikte in het boek). b) Dracht. c) De halveringstijd van helium-6 is 0,8 seconde. Dit maakt het niet geschikt om in de medische wereld ingezet te worden. d)  Gegeven: Massa = 8 gram Halveringstijd = 0,8 seconden Gevraagd: Activiteit na 4 seconden Invullen: Na 0,8 seconden is de activiteit nog 8 g / 2 = 4 g. Na 1,6 seconden is de activiteit nog 4 g / 2 = 2 g. Na 2,4 seconden is de activiteit nog 2 g / 2 = 1 g. Na 3,2 seconden is de activiteit nog 1 g / 2 = 0,5 g Na 4,0 seconden is de activiteit nog 0,5 g / 2 = 0,25 g. Antwoord: De massa na 4 seconden zal dan 0,25 g zijn.   e) Op de y-as de massa (in grammen) en op de x-as de tijd in seconden.