natuurkunde havo 5 H11

Atoomnummer - hoeveelheid protonen in de kern

Massagetal - aantal protonen + neutronen in de kern

A = N + Z

A - massagetal, geen eenheid

N - aantal neutronen, zonder eenheid

Z - atoomnummer, zonder eenheid

Notatie: atoomnummermassagetal symbool / symbool-massagetal

Kerndeeltjes - nucleonen

Isotopen - atomen met hetzelfde atoomnummer maar verschillend massagetal

Binas 25A - Overzicht isotopen - stabiel en instabiel - halveringstijd t1/2

Radioactiviteit - verschijnsel dat sommige stoffen vanzelf straling uitzenden

Kernstraling - de straling van radioactieve stoffen die uit de kern van een atoom komt

Atomen zijn radioactief niet de straling

>ioniserende straling

Ioniserend vermogen- straling dat in staat is om elektronen weg te kaatsen bij de atomen van de stof waar de straling doorheen gaat

> hoog ioniserend vermogen betekent een laad doordringbaar vermogen en andersom

Dracht - maximale afstand die α-straling en β-straling in een stof afleggen

> hangt af van de kinetische energie van deeltjes

Kosmische straling - straling vanuit het heelal

Natuurlijke straling - straling vanuit de aarde en heelal

Kunstmatige straling - door mens gemaakte straling

> röntgenstraling, kernstraling, etc.

> vooral gebruikt in het ziekenhuis

Hoe energierijker de straling, des te dieper dringt de straling door

Detectiemiddelen - geiger-müllerteller, geigerteller en GM-teller.

Notatie proton, neutron en elektron:

• 11p
• 10n
• 0-1e

Radioactief verval - process waar een atoomkern vanzelf veranderd

Een stof is radioactief als het atoom een instabiele kern heeft

> Deze kernen bevatten veel energie die ze kwijtraken door een deeltje en/of foton uit te zenden

Moederkern - oorspronkelijke kern

Dochterkern - de kern die is ontstaan

Kinetische energie straling in eenheid:

• eV - elektronvolt
• MeV - mega elektronvolt

Bij veel vervalprocessen is de dochterkern ook radioactief

> vervalreeks - serie vervalreacties achter elkaar

Activiteit van een radioactieve stof (A)

> aantal atoomkernen dat per seconde vervalt

> uitgedrukt in becquerel (Bq)

Halveringstijd (t1/2) 

Het aantal kernen neemt in de loop van de tijd af en dus ook de activiteit

Radioactief verval 

> is een toevalsproces. Je weet niet wanneer de kern vervalt je weet alleen de halveringstijd.

> kun je niet beïnvloeden van buitenaf.

(N-t)- en (A-t)-grafiek

> vervalkromme

  > activiteit op een bepaald tijdstip bepalen door middel van een raaklijn

  > oppervlakte onder (A-t)-diagram is aantal vervallen kernen

> voorbeeld:

Doorlatende Kromme - de intensiteit van de straling die een materiaal door gaat. uitgedrukt in een grafiek

> voorbeeld:

Halveringsdikte (d1/2) 

- dikte die een materiaal moet hebben om de helft van de straling te absorberen

- dikte die een materiaal moet hebben om de stralingsintensiteit met de helft te laten af nemen

Binas 28F - halveringsdikten γ- en röntgenstraling

Bestraling - er komt straling op je lichaam terecht

Besmetting - er komt radioactieve stof in of op je lichaam terecht

> Je wordt zelf ook radioactief

Grootheden die zijn ingevoerd zodat cellen in je lichaam niet beschadigen of kapot gaan.

• Stralingsdosis - hoeveelheid energie die 1kg  lichaamsmassa uit de straling absorbeert
• Dosisequivalent - de stralingsdosis x stralingsweegfactor

> stralingsweegfactor (WR) - om invloed van het soort straling mee te laten wegen is er voor iedere straling een weegfactor

> α-straling geldt WR = 20

> β- en γ-straling geldt WR = 1

     > Binas 27D3 - WR van verschillende soorten straling

• Effectieve lichaamsdosis

> het maximaal effectieve totale lichaamsdosis die je als gevolg van kunstmatige straling kan oplopen.

> staat vast in dosislimiet

> Binas 27D2 

α-straling (deeltjes straling)

> bestaat uit 2 protonen en 2 neutronen

> oftewel 42He kernen

> positief geladen

> zware deeltjes met dubbele positieve lading

> groot ioniserend vermogen, dus klein doordringbaar vermogen

> gaat niet door huis, papier houd α-straling tegen

> radioactief verval

> voorbeeld: 23492U ⇾ 23090Th + 42He

> notatie α-deeltje: 42He of 42α

β-straling (deeltjes straling)

> bestaat uit elektronen

> 0-1e-

> negatief geladen

> snelle elektronen

> zendt elektronen met verschillende snelheden uit

> elektronen zijn lichte deeltjes

> moeilijk atomen ioniseren, dus grotere doordringbaar vermogen

> kan door huid, kan niet door aluminium plaatje

> process 10n ⇾ 11p + 0-1e

> radioactief verval

> voorbeeld: 146C ⇾ 0-1e + 147N

> notatie β-deeltjes: 0-1β of 0-1e

γ-straling (gamma-straling) (elektromagnetische straling)

> bestaat uit fotonen met een hoge frequentie

> kleine golflengte

> tussen 10-11 en 10-15m

> geen lading en geen massa

> geen massa, dus klein tot geen ioniserend vermogen, dus groot doordringend vermogen.

> betonnen muur van 1m dik houd γ-straling tegen.

> dus fotonen hebben geen invloed op de vervalreactie

> als de ontstane dochtercel instabiel is wordt er γ-straling uitgezonden door de kern

> energie komt vrij in vorm van γ-straling

> voorbeeld: 

• 6027Co ⇾ 6027Co + 00γ
• 4219K ⇾ 4220Ca + 0-1e + 00γ

> kun je gebruiken om dikte van een materiaal te meten (röntgenstraling en andere straling dat bestaat uit fotonen)

> hoe dikker de stof bijv. aluminium plaatje, hoe kleiner de intensiteit van de straling

> niet alle straling gaat door de stof heen. de straling die niet door de stof

  heen gaan zijn geabsorbeerd door de stof.

> om absorptie uit te zoeken moet je naar de begin intensiteit en de

intensiteit na de stof vergelijken

Formules:

Het aantal nog niet vervallen instabiele kernen

N = N0(½)n

(½)n = N/N0 

N0 = N/(½)n

N - Het aantal nog niet vervallen instabiele kernen na n

N0 - Het aantal nog niet vervallen instabiele kernen op t = 0s

n - aantal verstreken halveringstijd

Aantal verstreken halveringstijd

n = t/t1/2

t - verstreken tijdsduur

t1/2 - halveringstijd

Activiteit na halveringstijd

 A= A0(½)n

(½)n =A/A0 

A0 =A/(½)n

Gemiddeld activiteit / Gemiddeld aantal atoomkernen dat per seconde vervalt

Agem = - dA/dt 

A in becquerel (Bq)

minteken nodig om activiteit positief te maken.

Activiteit bepalen d.m.v raaklijn

Atijdsstip = - ( dN/dt)raaklijn

Aantal vervallen kernen is de oppervlakte onder (A,t)-diagram

N = N0 - Aopp.

Stralingsintensiteit na hindernis

 I = I0(½)n

(½)n =I/I0 

I0 =I/(½)n

I = intensiteit van de straling na hindernis (in procenten)

Aantal halveringsdiktes

n = d/d1/2

Foton energie

E = h x f

E = foton energie, in J

h = constante van Planck, in Js

f = frequentie, in Hz

snelheid golf (gamma straling)

v = f x λ

v = snelheid golf, in m/s

f = frequentie, in Hz

λ = golflengte, in m

Stralingsdosis - de hoeveelheid energie die 1kg lichaamsmassa uit de straling absorbeert

D = E/m

D = stralingsdosis, in J/kg

E = gebaseerde energie, in J

m = massa van het bestraalde orgaan, in kg

Dosisequivalent = de stralingsdosis x stralingsweegfactor

H = wR x D

H = dosisequivalent, in J/kg of Sievert (Sv)

wR = stralingsweegfactor, zonder eenheid

D =  stralingsdosis, in J/kg of Gray (Gy)

Effectieve totale lichaamsdosis = effectieve dosis equivalent van alle lichaamsdelen bij elkaar x orgaanweegfactor