5 Straling en gezondheid
Ioniserende straling | havo
Uitwerkingen basisboek
5.1 INTRODUCTIE
1 [W] Toepassingen en risico
2 [W] Atoombouw
3 [W] Voorkennistest
4 Waar of niet waar?
a Niet waar: Een negatief geladen ion heeft altijd meer elektronen dan protonen.
b Niet waar: Het aantal protonen in de kern is altijd gelijk aan het aantal elektronen.
c Waar
d Niet waar: Elektronen kunnen in verschillende banen rondom de kern bewegen. Ze hebben dan ook verschillende
afstanden tot de kern.
e Waar
5
a Diagnostisch onderzoek is erop gericht om ziekte of probleem in het lichaam vast te stellen (een diagnose te
stellen).
b Röntgenfoto, CT-scan, scintigram
f Therapeutische toepassingen zijn erop gericht om een ziekte te genezen. Hierbij worden de schadelijke cellen
gedood.
g Uitwendige of inwendige bestraling van een tumor.
5.2 RÖNTGENSTRALING
6 [W] Beeldvorming met röntgenstraling
7 [W] Experiment: Stralingsintensiteit en absorptie
1 Waar of niet waar?
a Waar
h Waar
i Niet waar: De fotonenergie van ultraviolette straling is kleiner dan de fotonenergie van röntgenstraling.
j Niet waar: Straling met een laag doordringend vermogen wordt gemakkelijk geabsorbeerd.
k Waar
l Niet waar: Zichtbaar licht is ook elektromagnetische straling, net als röntgenstraling, maar zichtbaar licht richt heeft
te weinig energie om schade aan te richten in levende cellen.
m Waar
n Niet waar: Een loodplaat met een dikte van tweemaal de halveringsdikte absorbeert 75% van de röntgenstraling
(het laat 50% x 50% = 25% door).
o Waar
p Waar
8 Het licht en de andere soorten elektromagnetische straling hebben er even lang over gedaan om bij de aarde te
komen, dan moeten ze met dezelfde snelheid hebben gereisd. De snelheid is dus voor alle soorten fotonen gelijk.
2
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 1 van 23
, massief blokje hol blokje
9 Als de halveringsdikte groter is, is er meer materiaal nodig om de helft van de röntgenstraling te absorberen. Materiaal
met een kleine halveringsdikte absorbeert meer röntgenstraling per mm en absorbeert de röntgenstraling dus sterker.
10 Bot houdt meer straling tegen en heeft dus de kleinste halveringsdikte. Zacht weefsel heeft de grootste halveringsdikte.
11
a Een dikte van tweemaal de halveringsdikte betekent dat de intensiteit twee keer wordt gehalveerd. 0,5 x 0,5 = 0,25
dus wordt er 25% van de straling doorgelaten.
q Als 25% van de straling wordt doorgelaten, wordt de rest geabsorbeerd, dat is 100% - 25% = 75%.
12 In stoffen met een hogere dichtheid zitten de deeltjes dichter op elkaar. Dat maakt de kans groter dat de fotonen tegen
de deeltjes opbotsen en geabsorbeerd worden. De straling gaat dan moeilijker door de stof heen.
13 Röntgenstraling is een vorm van elektromagnetische straling. Elektromagnetische straling bestaat uit energie die zich
als een stroom fotonen met de lichtsnelheid voortplant. Door de hoge energie van de fotonen kan röntgenstraling diep
in een materiaal doordringen, waarbij een gedeelte van de röntgenfotonen geabsorbeerd wordt.
De absorptie van röntgenstraling is nooit volledig. Het doorgelaten percentage van de intensiteit van de invallende
straling hangt af van de materiaalsoort en van de materiaaldikte. Zo kunnen verschillen in materiaalsoorten en -dikten
zichtbaar worden gemaakt. Dit maakt röntgenstraling geschikt voor toepassingen als de diagnose van botbreuken en
bagagecontrole op vliegvelden.
14 Bij elke halveringsdikte wordt de intensiteit van de invallende straling gehalveerd, dus 2 keer zo klein. Drie
halveringsdiktes betekent 3 x halveren (n = 3). De intensiteit van de doorgelaten straling is dan 2 x 2 x 2 = 23 = 8 keer
zo klein.
15 16 = 24, dus dat zijn 4 halveringsdiktes.
16
a De loodplaat laat meer dan de helft van de invallende straling door. De plaat is dus dunner dan één
halveringsdikte. De dikte is kleiner dan de halveringsdikte van lood voor röntgenstraling.
r De oorspronkelijke loodplaat laat 80% van de straling door, dan zal een twee keer zo dikke loodplaat 0,80 x 0,80 =
0,64 = 64% van de straling doorlaten. De uitspraak is niet juist. De intensiteit van de doorgelaten straling bij een
twee maal zo dikke plaat wordt alleen twee keer zo klein, als de oorspronkelijke plaat de intensiteit ook halveert.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 2 van 23
, 3 Je kunt per plaat bekijken uit hoeveel halveringsdiktes deze plaat bestaat. Bijvoorbeeld plaat A heeft een
halveringsdikte van 1 cm en is ook 1 cm dik. Plaat B heeft ook een halveringsdikte van 1 cm, maar een dikte van 2 cm,
deze plaat halveert de straling dus 2 keer. Zie verder tabel hieronder.
De intensiteit van de doorgelaten röntgenstraling is bij alle platen gelijk. Bij de plaat met de meeste halveringsdiktes zal
de intensiteit van de invallende röntgenstraling het grootst moeten zijn. Dat is plaat E.
A B C D E F
halveringsdikte d1/2 (cm) 1 1 1 0,5 0,5 1,5
dikte d (cm) 1 2 3 1 2 3
aantal halveringsdiktes
d 1 2 3 2 4 2
n (= )
d 1/ 2
En zo verder. De
volgorde wordt dan (tussen haakjes staan de platen met gelijke invallende intensiteit): E – C – (B – D –
F) – A
17 Oriëntatie:
n
1 d
Voor de intensiteit I van de doorgelaten straling geldt I =I 0 ∙ ()
2
met n=
d1 /2
.
Uitwerking:
n n
1 1 d
a I =I 0 ∙ ()
2
12,5=100 ∙ ()2
n=3,0 ; n=
d1 /2
d=n∙ d 1 /2=3,0 × 3,7=11 cm
n 2,0
d 7,4 1 1
s n= = =2,0 I =I ∙ ( ) =I ∙ ( )
0 0 =0,25∙ I 0
d1 /2 3,7 2 2
Het weefsel laat 25% van de invallende straling door, en absorbeert dus 75% van de invallende straling.
n 6,0
d 22,2
=6,0 I =I 0 ∙ 1 =I 0 ∙ 1
t n= =
d1 /2 3,7 2 2() () =0,0156 ∙ I 0
Het weefsel laat 1,6% van de invallende straling door.
4 Oriëntatie:
Zie opgave 20.
Uitwerking:
n 4,0
d 8,0
=4,0 I =I 0 ∙ 1 =I 0 ∙ 1
a n= =
d1 /2 2,0 2 2 () () =0,0625 ∙ I 0; Het bot laat 6,3% van de invallende straling
door.
u In werkelijkheid wordt er 7,0% van de invallende straling doorgelaten. Dat is meer dan 6,3%, dus zitten er minder
dan 4 halveringsdiktes tussen. De halveringsdikte is meer dan 2,0 cm.
18 Oriëntatie:
Voor de foton-energie E f geldt E f =h∙ f . Voor de eenheid elektronvolt (eV) geldt 1 eV =1,6 ∙ 10−19 J .
Uitwerking:
a E f =35 keV =35 ∙10 3 × 1,6∙ 10−19=5,6 ∙ 10−15 J
E 5,6 ∙ 10−15
v E f =h∙ f f = f = 18
=8,5 ∙ 10 Hz
h 6,626 ∙ 10 −34
19 Oriëntatie:
Zie opgave 22. Het vermogen P van de bundel röntgenstraling is de gezamenlijke energie E van de per seconde
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 3 van 23
Ioniserende straling | havo
Uitwerkingen basisboek
5.1 INTRODUCTIE
1 [W] Toepassingen en risico
2 [W] Atoombouw
3 [W] Voorkennistest
4 Waar of niet waar?
a Niet waar: Een negatief geladen ion heeft altijd meer elektronen dan protonen.
b Niet waar: Het aantal protonen in de kern is altijd gelijk aan het aantal elektronen.
c Waar
d Niet waar: Elektronen kunnen in verschillende banen rondom de kern bewegen. Ze hebben dan ook verschillende
afstanden tot de kern.
e Waar
5
a Diagnostisch onderzoek is erop gericht om ziekte of probleem in het lichaam vast te stellen (een diagnose te
stellen).
b Röntgenfoto, CT-scan, scintigram
f Therapeutische toepassingen zijn erop gericht om een ziekte te genezen. Hierbij worden de schadelijke cellen
gedood.
g Uitwendige of inwendige bestraling van een tumor.
5.2 RÖNTGENSTRALING
6 [W] Beeldvorming met röntgenstraling
7 [W] Experiment: Stralingsintensiteit en absorptie
1 Waar of niet waar?
a Waar
h Waar
i Niet waar: De fotonenergie van ultraviolette straling is kleiner dan de fotonenergie van röntgenstraling.
j Niet waar: Straling met een laag doordringend vermogen wordt gemakkelijk geabsorbeerd.
k Waar
l Niet waar: Zichtbaar licht is ook elektromagnetische straling, net als röntgenstraling, maar zichtbaar licht richt heeft
te weinig energie om schade aan te richten in levende cellen.
m Waar
n Niet waar: Een loodplaat met een dikte van tweemaal de halveringsdikte absorbeert 75% van de röntgenstraling
(het laat 50% x 50% = 25% door).
o Waar
p Waar
8 Het licht en de andere soorten elektromagnetische straling hebben er even lang over gedaan om bij de aarde te
komen, dan moeten ze met dezelfde snelheid hebben gereisd. De snelheid is dus voor alle soorten fotonen gelijk.
2
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 1 van 23
, massief blokje hol blokje
9 Als de halveringsdikte groter is, is er meer materiaal nodig om de helft van de röntgenstraling te absorberen. Materiaal
met een kleine halveringsdikte absorbeert meer röntgenstraling per mm en absorbeert de röntgenstraling dus sterker.
10 Bot houdt meer straling tegen en heeft dus de kleinste halveringsdikte. Zacht weefsel heeft de grootste halveringsdikte.
11
a Een dikte van tweemaal de halveringsdikte betekent dat de intensiteit twee keer wordt gehalveerd. 0,5 x 0,5 = 0,25
dus wordt er 25% van de straling doorgelaten.
q Als 25% van de straling wordt doorgelaten, wordt de rest geabsorbeerd, dat is 100% - 25% = 75%.
12 In stoffen met een hogere dichtheid zitten de deeltjes dichter op elkaar. Dat maakt de kans groter dat de fotonen tegen
de deeltjes opbotsen en geabsorbeerd worden. De straling gaat dan moeilijker door de stof heen.
13 Röntgenstraling is een vorm van elektromagnetische straling. Elektromagnetische straling bestaat uit energie die zich
als een stroom fotonen met de lichtsnelheid voortplant. Door de hoge energie van de fotonen kan röntgenstraling diep
in een materiaal doordringen, waarbij een gedeelte van de röntgenfotonen geabsorbeerd wordt.
De absorptie van röntgenstraling is nooit volledig. Het doorgelaten percentage van de intensiteit van de invallende
straling hangt af van de materiaalsoort en van de materiaaldikte. Zo kunnen verschillen in materiaalsoorten en -dikten
zichtbaar worden gemaakt. Dit maakt röntgenstraling geschikt voor toepassingen als de diagnose van botbreuken en
bagagecontrole op vliegvelden.
14 Bij elke halveringsdikte wordt de intensiteit van de invallende straling gehalveerd, dus 2 keer zo klein. Drie
halveringsdiktes betekent 3 x halveren (n = 3). De intensiteit van de doorgelaten straling is dan 2 x 2 x 2 = 23 = 8 keer
zo klein.
15 16 = 24, dus dat zijn 4 halveringsdiktes.
16
a De loodplaat laat meer dan de helft van de invallende straling door. De plaat is dus dunner dan één
halveringsdikte. De dikte is kleiner dan de halveringsdikte van lood voor röntgenstraling.
r De oorspronkelijke loodplaat laat 80% van de straling door, dan zal een twee keer zo dikke loodplaat 0,80 x 0,80 =
0,64 = 64% van de straling doorlaten. De uitspraak is niet juist. De intensiteit van de doorgelaten straling bij een
twee maal zo dikke plaat wordt alleen twee keer zo klein, als de oorspronkelijke plaat de intensiteit ook halveert.
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 2 van 23
, 3 Je kunt per plaat bekijken uit hoeveel halveringsdiktes deze plaat bestaat. Bijvoorbeeld plaat A heeft een
halveringsdikte van 1 cm en is ook 1 cm dik. Plaat B heeft ook een halveringsdikte van 1 cm, maar een dikte van 2 cm,
deze plaat halveert de straling dus 2 keer. Zie verder tabel hieronder.
De intensiteit van de doorgelaten röntgenstraling is bij alle platen gelijk. Bij de plaat met de meeste halveringsdiktes zal
de intensiteit van de invallende röntgenstraling het grootst moeten zijn. Dat is plaat E.
A B C D E F
halveringsdikte d1/2 (cm) 1 1 1 0,5 0,5 1,5
dikte d (cm) 1 2 3 1 2 3
aantal halveringsdiktes
d 1 2 3 2 4 2
n (= )
d 1/ 2
En zo verder. De
volgorde wordt dan (tussen haakjes staan de platen met gelijke invallende intensiteit): E – C – (B – D –
F) – A
17 Oriëntatie:
n
1 d
Voor de intensiteit I van de doorgelaten straling geldt I =I 0 ∙ ()
2
met n=
d1 /2
.
Uitwerking:
n n
1 1 d
a I =I 0 ∙ ()
2
12,5=100 ∙ ()2
n=3,0 ; n=
d1 /2
d=n∙ d 1 /2=3,0 × 3,7=11 cm
n 2,0
d 7,4 1 1
s n= = =2,0 I =I ∙ ( ) =I ∙ ( )
0 0 =0,25∙ I 0
d1 /2 3,7 2 2
Het weefsel laat 25% van de invallende straling door, en absorbeert dus 75% van de invallende straling.
n 6,0
d 22,2
=6,0 I =I 0 ∙ 1 =I 0 ∙ 1
t n= =
d1 /2 3,7 2 2() () =0,0156 ∙ I 0
Het weefsel laat 1,6% van de invallende straling door.
4 Oriëntatie:
Zie opgave 20.
Uitwerking:
n 4,0
d 8,0
=4,0 I =I 0 ∙ 1 =I 0 ∙ 1
a n= =
d1 /2 2,0 2 2 () () =0,0625 ∙ I 0; Het bot laat 6,3% van de invallende straling
door.
u In werkelijkheid wordt er 7,0% van de invallende straling doorgelaten. Dat is meer dan 6,3%, dus zitten er minder
dan 4 halveringsdiktes tussen. De halveringsdikte is meer dan 2,0 cm.
18 Oriëntatie:
Voor de foton-energie E f geldt E f =h∙ f . Voor de eenheid elektronvolt (eV) geldt 1 eV =1,6 ∙ 10−19 J .
Uitwerking:
a E f =35 keV =35 ∙10 3 × 1,6∙ 10−19=5,6 ∙ 10−15 J
E 5,6 ∙ 10−15
v E f =h∙ f f = f = 18
=8,5 ∙ 10 Hz
h 6,626 ∙ 10 −34
19 Oriëntatie:
Zie opgave 22. Het vermogen P van de bundel röntgenstraling is de gezamenlijke energie E van de per seconde
© ThiemeMeulenhoff bv Pagina 3 van 23
