5 Straling en gezondheid
Ioniserende straling | vwo
Uitwerkingen basisboek
5.1 INTRODUCTIE
1 [W] Toepassingen en risico
2 [W] Atoombouw
3 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
4
a Bij een diagnose wordt de ziekte of het probleem in het lichaam vastgesteld.
b Röntgenfoto, CT-scan, scintigram.
f Therapie is erop gericht om een ziekte te genezen.
g Uitwendige of inwendige bestraling van een tumor. Hierbij worden de schadelijke cellen gedood.
5.2 RÖNTGENSTRALING
5 [W] Beeldvorming met röntgenstraling
6 [W] Experiment: Stralingsintensiteit en absorptie
1 Waar of niet waar?
a Waar
h Niet waar: Straling met een laag doordringend vermogen wordt gemakkelijk geabsorbeerd.
i Waar
j 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.
k Waar
l Niet waar: Een loodplaat met een dikte van tweemaal de halveringsdikte absorbeert 75% van de röntgenstraling
(het laat 50% x 50% = 25% door).
m Waar
n Waar
7 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
, massief blokje hol blokje
N.B. een leerling kan dit natuurlijk ook “in negatief” hebben getekend, en ook dat is goed.
8 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.
9 Bot houdt meer straling tegen en heeft dus de kleinste halveringsdikte. Zacht weefsel heeft de grootste
halveringsdikte.
10
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.
o Als 25% van de straling wordt doorgelaten, wordt de rest geabsorbeerd, dat is 100% - 25% = 75%.
11
a De intensiteit van de doorgelaten röntgenstraling hangt af van de intensiteit van de invallende röntgenstraling, de
dikte van het materiaal en het soort materiaal.
p Als de intensiteit van de invallende röntgenstraling groter is, dan is de intensiteit van de doorgelaten straling
groter. Als de dikte van het materiaal groter is, dan is de intensiteit van de doorgelaten straling kleiner. Als het
materiaal dichter (compacter) is, dan is de intensiteit van de doorgelaten straling kleiner.
12 Eigen antwoord.
13 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.
14 Na halveringsdikte houdt je de helft van de straling over, na twee halveringsdiktes is dat één vierde (0,5 x 0,5), na 3
halveringsdiktes één achtste (0,5 x 0,5 x 0,5) en na 4 halveringsdiktes is er één zestiende (0,5 x 0,5 x 0,5 x 0,5) van
de oorspronkelijke straling over. Het zijn dus 4 halveringsdiktes.
15
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.
q 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.
, 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.
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
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. En zo verder. De volgorde
wordt dan (tussen haakjes staan de platen met gelijke invallende intensiteit): E – C – (B – D – F) – A.
16 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 × ( ) n=3,0
2
→ n=
d1 /2
d=n∙ d 1 /2=3,0 × 3,7=11 cm.
n
d 7,0 1
I =I ∙ ( ) =I ∙ ( ½ )
1,89
r n= = =1,89 0 0 =0,27 ∙ I 0
d1 /2 3,7 2
Het weefsel laat 27% van de invallende straling door, en absorbeert dus 73% van de invallende straling.
n 5,41
d 20
=5,41 I =I 0 ∙ 1 =I 0 ∙ 1
s n= =
d1 /2 3,7 2 2 () () =0,0235 ∙ I 0 .
Het weefsel laat 2,4% van de invallende straling door.
4
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.
t 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.
17 Oriëntatie:
Voor de eenheid elektronvolt (eV) geldt: 1 eV =1,6 ∙ 10−19 J .
Voor de foton-energie E f geldt E f =h∙ f , waarin h=6,626 ·10−34 Js.
Uitwerking:
3 −19 −15
a E f =35 keV =35 ∙10 × 1,6∙ 10 =5,6 ∙ 10 J.
Ef 5,6 ∙ 10−15 18
u f= = =8,5 ∙ 10 Hz .
h 6,626 ∙ 10−34
v De energie (in keV) is 10 keer zo klein, dus zijn de fotonenergie (in J) en de frequentie ook 10 keer zo klein.
Beide antwoorden moeten dus door 10 gedeeld worden.
18 Oriëntatie:
Voor de foton-energie E f geldt E f =h∙ f , waarin h=6,626 ·10−34 Js.
Het vermogen P van de bundel röntgenstraling is de gezamenlijke energie E van de per seconde uitgezonden
Ioniserende straling | vwo
Uitwerkingen basisboek
5.1 INTRODUCTIE
1 [W] Toepassingen en risico
2 [W] Atoombouw
3 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
4
a Bij een diagnose wordt de ziekte of het probleem in het lichaam vastgesteld.
b Röntgenfoto, CT-scan, scintigram.
f Therapie is erop gericht om een ziekte te genezen.
g Uitwendige of inwendige bestraling van een tumor. Hierbij worden de schadelijke cellen gedood.
5.2 RÖNTGENSTRALING
5 [W] Beeldvorming met röntgenstraling
6 [W] Experiment: Stralingsintensiteit en absorptie
1 Waar of niet waar?
a Waar
h Niet waar: Straling met een laag doordringend vermogen wordt gemakkelijk geabsorbeerd.
i Waar
j 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.
k Waar
l Niet waar: Een loodplaat met een dikte van tweemaal de halveringsdikte absorbeert 75% van de röntgenstraling
(het laat 50% x 50% = 25% door).
m Waar
n Waar
7 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
, massief blokje hol blokje
N.B. een leerling kan dit natuurlijk ook “in negatief” hebben getekend, en ook dat is goed.
8 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.
9 Bot houdt meer straling tegen en heeft dus de kleinste halveringsdikte. Zacht weefsel heeft de grootste
halveringsdikte.
10
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.
o Als 25% van de straling wordt doorgelaten, wordt de rest geabsorbeerd, dat is 100% - 25% = 75%.
11
a De intensiteit van de doorgelaten röntgenstraling hangt af van de intensiteit van de invallende röntgenstraling, de
dikte van het materiaal en het soort materiaal.
p Als de intensiteit van de invallende röntgenstraling groter is, dan is de intensiteit van de doorgelaten straling
groter. Als de dikte van het materiaal groter is, dan is de intensiteit van de doorgelaten straling kleiner. Als het
materiaal dichter (compacter) is, dan is de intensiteit van de doorgelaten straling kleiner.
12 Eigen antwoord.
13 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.
14 Na halveringsdikte houdt je de helft van de straling over, na twee halveringsdiktes is dat één vierde (0,5 x 0,5), na 3
halveringsdiktes één achtste (0,5 x 0,5 x 0,5) en na 4 halveringsdiktes is er één zestiende (0,5 x 0,5 x 0,5 x 0,5) van
de oorspronkelijke straling over. Het zijn dus 4 halveringsdiktes.
15
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.
q 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.
, 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.
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
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. En zo verder. De volgorde
wordt dan (tussen haakjes staan de platen met gelijke invallende intensiteit): E – C – (B – D – F) – A.
16 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 × ( ) n=3,0
2
→ n=
d1 /2
d=n∙ d 1 /2=3,0 × 3,7=11 cm.
n
d 7,0 1
I =I ∙ ( ) =I ∙ ( ½ )
1,89
r n= = =1,89 0 0 =0,27 ∙ I 0
d1 /2 3,7 2
Het weefsel laat 27% van de invallende straling door, en absorbeert dus 73% van de invallende straling.
n 5,41
d 20
=5,41 I =I 0 ∙ 1 =I 0 ∙ 1
s n= =
d1 /2 3,7 2 2 () () =0,0235 ∙ I 0 .
Het weefsel laat 2,4% van de invallende straling door.
4
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.
t 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.
17 Oriëntatie:
Voor de eenheid elektronvolt (eV) geldt: 1 eV =1,6 ∙ 10−19 J .
Voor de foton-energie E f geldt E f =h∙ f , waarin h=6,626 ·10−34 Js.
Uitwerking:
3 −19 −15
a E f =35 keV =35 ∙10 × 1,6∙ 10 =5,6 ∙ 10 J.
Ef 5,6 ∙ 10−15 18
u f= = =8,5 ∙ 10 Hz .
h 6,626 ∙ 10−34
v De energie (in keV) is 10 keer zo klein, dus zijn de fotonenergie (in J) en de frequentie ook 10 keer zo klein.
Beide antwoorden moeten dus door 10 gedeeld worden.
18 Oriëntatie:
Voor de foton-energie E f geldt E f =h∙ f , waarin h=6,626 ·10−34 Js.
Het vermogen P van de bundel röntgenstraling is de gezamenlijke energie E van de per seconde uitgezonden
