Summary
Samenvatting Newton keuzekatern kern- en deeltjesprocessen VWO
- Course
- Level
- Book
Dit is een samenvatting van de keuzekatern Kern- en deeltjesprocessen van Newton voor in de bovenbouw van het VWO.
[Show more]
Connected book
Book Title:
Author(s):
- Edition:
- ISBN:
- Edition:
7 reviews
By: lunamutsaerts • 1 year ago
By: simeonkuijpers1 • 2 year ago
By: gmitrovska • 2 year ago
By: iris1401 • 4 year ago
By: duaaashtar • 4 year ago
By: saravanelferen • 3 year ago
Hi! What a shame to see you only give one star. What's this coming through? Then I can improve it next time!
By: Davidlegemate • 4 year ago
By: naomidegronckel • 4 year ago
Seller
Follow
saravanelferen
Reviews received
Content preview
Keuzekatern 3 – Kern- en deeltjesprocessen3.1 Introductie
Deeltjes versnellen en afbuigen
In een homogeen elektrisch veld (bijv. tussen 2 tegengesteld geladen platen), ondervindt een
+geladen deeltje een constante elektrische kracht in de richting van het elektrisch veld (loodrecht
op het opp. van de platen). Deze Fe hangt af van de lading q van het deeltje en de elektrische
veldsterkte E: Fe = q ∙ E. E hangt af van de spanning U over de platen en de afstand d tussen de
platen.
Bij versnellen van een geladen deeltje o.i.v. de elektrische kracht hangt de toename van E k af van de
lading q van het deeltje en de spanning U over de platen: ∆Ek = q ∙ U.
In een magnetisch veld ondervindt een loodrecht op de richting van het magnetisch veld bewegend
geladen deeltje een lorentzkracht. De richting van deze kracht is loodrecht op de richting van het
magnetisch veld en loodrecht op de richting van de snelheid. De grootte hangt af van de magnetische
veldsterkte B, de lading q en de snelheid v van het deeltje: F L = B ∙ q ∙ v. Doordat de lorentzkracht
steeds loodrecht op de snelheid staat, beweegt het deeltje in een homogeen magnetisch veld in een
cirkelbaan.
Bij het afbuigen van een bewegend geladen deeltje in een homogeen magnetisch veld werkt de F L als
m∙ v
Fmpz, waarbij r = .
B∙ q
Voor de richting van FL op een bewegend +geladen deeltje geldt de rechterhandregel.
Materie en straling
Alle materie bestaat uit atomen, die bewegen en een onderlinge aantrekkingskracht op elkaar
uitoefenen. Hoe hoger de temperatuur, des te groter hun gemiddelde snelheid. Hoe groter de
onderlinge afstand, des te kleiner is die aantrekkingskracht.
Een atoom bestaat uit protonen, neutronen en elektronen. Protonen en neutronen hebben de
elementaire lading e, het proton +e en het elektron -e. Hun massa is ongeveer gelijk, en veel groter
dan die van het elektron.
Een atoom bestaat uit een kern van protonen neutronen met daaromheen elektronen. Het
atoomnummer Z is het aantal protonen en het massagetal A het aantal protonen en neutronen
A
P.
Z
Bij radioactief verval van een instabiele atoomkern kan de kern een α-deeltje (Heliumkern), een ß —
deeltje (elektron), een ß+-deeltje (positron) en/of een y-foton uitzenden. Bij alle vervalreacties is
behoud van ladinggetal en massagetal.
De bij radioactief verval uitgezonden ß-straling ontstaat door vervalreacties in de atoomkern. Bij ß—
verval vervalt een neutron tot een proton en elektron. Bij ß+-verval vervalt een proton tot een neutron
en positron.
De bij radioactief verval uitgezonden y-straling is elektromagnetische straling dat uit fotonen
bestaat. De fotonenergie Ef hangt af van de frequentie f van de straling: Ef = h ∙ f.
Uit een y-foton met voldoende energie kunnen door interactie met een atoomkern een elektron en
positron ontstaan: paarvorming. Het positron is het antideeltje van het elektron, met dezelfde
massa en tegengestelde lading. Ze kunnen elkaar vernietigen: annihilatie, waarbij ze worden
omgezet in twee in tegengestelde richting bewegende y-fotonen met dezelfde energie.
3.2 Elementaire deeltjes
Een kathodestraalbuis is een glazen buis met twee elektroden en gevuld met een gas onder lage
druk. Bij een hoge spanning over de elektroden loopt er een elektrische stroom tussen de elektroden
en zendt het gas licht uit. Dit komt door de kathodestralen, die uit elektronen bestaan.
Rutherford deed het botsingsexperiment: dun goudfolie wordt beschoten met α-deeltjes. Rond het
folie staan schermen met een laagje zinksulfide opgesteld. Dit licht op als het door een α-deeltje wordt
getroffen. De meeste deeltjes gaan door de goudatomen heen en worden niet/licht afgebogen. Maar 1
op de 8000 α-deeltjes wordt afgebogen over een hoek van meer dan 90°, waarbij zelfs volledige
terugkaatsing voorkomt: slechts een heel klein deel van de α-deeltjes botst ergens tegen aan, zodat
datgene waar ze tegenaan botsen veel kleiner moet zijn dan het goudatoom. Uit het feit dat er soms
een deeltje terugkaatst, volgt dat datgene waar ze in het goudatoom tegenaan botsen veel zwaarder
moet zijn dan een α-deeltje.
Rutherford verklaart de resultaten met een atoommodel waarin bijna alle massa in een kleine,
+geladen kern zit. De lichtere elektronen bewegen op relatief grote afstand in cirkelbanen rond de
kern. De atoomkern is neutraal, + is evenveel als -. In dit atoommodel van Rutherford bestaat een
atoom dus vooral uit lege ruimte, waar de meeste α-deeltjes ongehinderd doorheen vliegen. De
+geladen kern oefent op een +geladen α-deeltje een afstotende elektrische kracht uit. Deze kracht is
, groter naarmate het deeltje op een kleinere afstand passeert, waardoor het over een grotere hoek
wordt afgebogen.
De lading van een proton is +e. De kern van een waterstofatoom bestaat uit een proton. Bij alle
andere elementen kan de kern niet alleen hieruit bestaan. De kern van een heliumatoom heeft lading
+2e, maar die twee protonen zijn niet even zwaar als de kern, dus moeten er nog neutronen in zitten
die evenveel wegen en geen lading hebben.
Deeltjesmodel
De elementaire deeltjes zijn het elektron, proton en neutron. Het atoommodel is: een kleine zware
kern van +geladen protonen en ongeladen neutronen, met op ‘grote afstand’ daaromheen de veel
lichtere, -geladen elektronen die in cirkelbanen om de kern bewegen. Het aantal elektronen is gelijk
aan de protonen. De elektronen bewegen zich in schillen die op verschillende afstanden liggen en een
verschillend aantal elektronen bevatten.
In het atoommodel van Bohr kan het elektron alleen in een aantal ‘toegestane banen’ rond de kern
bewegen, en kan die energie van het elektron dus slechts een aantal waarden hebben. Het kan naar
een andere baan door absorptie of uitzenden van een foton met de juiste energie.
Bij ß—verval komt een elektron én een neutrino (neutraal en bijna massaloos). Ze vertonen
niet/amper wisselwerking met andere deeltjes, waardoor ze later ontdekt zijn. Het positron is het
antideeltje van een elektron: dezelfde massa, maar tegengestelde lading +e. Het muon lijkt op het
elektron: dezelfde lading -e maar een 207x grotere massa. Materie bestond dus niet uit drie deeltjes,
maar veel meer. In een proton en neutron zitten drie quarks.
Volgens de relativiteitstheorie van Albert Einstein zijn massa en energie equivalent: een bepaalde
hoeveelheid massa correspondeert met een bepaalde hoeveelheid energie. Deze equivalentie van
massa en energie is E = m ∙ c2. Dit is alleen als het deeltje in rust is (rustenergie). Hierbij komt nog
de Ek als het beweegt.
In het standaardmodel voor de bouw van materie is er sprake van drie generaties van elk vier
elementaire deeltjes. Ieder deeltje heeft een antideeltje: dezelfde massa en tegengestelde lading.
Deze krijgen een streepje erboven.
Het elektron en elektronneutrino zijn leptonen die bestaan uit een combinatie van kleinere deeltjes.
De u- en d-quark zijn de bouwstenen van de hadronen: mesonen en baryonen. Een meson bestaat
uit een quark en antiquark, zoals een pion. Een baryon bestaat uit de combinatie van drie quarks,
2 1
bijvoorbeeld een proton en neutron. De quarks hebben een gebroken lading: + e en - e. Ze komen
3 3
nooit los voor, maar in combinaties die samen een geheel aantal keren e opleveren.
Vraag 12 13 17b
3.3 Deeltjesinteracties
Behoudswetten: behoud van ladinggetal en behoud van massagetal.
Uit een y-foton kunnen zijn deeltje en antideeltje ontstaan: paarvorming. Bijvoorbeeld: y e- + e+.
De energie van het foton moet volgens E = m ∙ c2 minstens even groot zijn als de massa van beide
deeltjes. Omgekeerd kunnen een deeltje en zijn antideeltje elkaar vernietigen, waarbij ze worden
omgezet in twee fotonen: annihilatie. Bijvoorbeeld e- + e+ 2y. Deze fotonen hebben dezelfde
energie en bewegen in tegengestelde richting. Dit is een gevolg van de wet van behoud van
impuls. Er is bij beide sprake van behoud van ladinggetal en massagetal.
ß—verval
Bij kernen met een overschot aan neutronen komt ß—verval voor. Een instabiele atoomkern vervalt dan
onder uitzending van een ß—deeltje (elektron). Bij ß—verval vervalt en neutron in de atoomkern naar
een proton, elektron en anti-elektronneutrino: n p+ + e- + Ṽe. Hiervoor geldt ook behoud van
ladings- en massagetal, maar ook nog twee andere behoudswetten.
De eerste is die van het leptongetal: leptonen – antileptonen. Omdat er geen enkele interactie
bekend is waarbij dit niet is, kunnen we uitgaan van behoud van leptongetal. Daarnaast is er die
van het baryongetal: baryonen – antibaryonen. Omdat een baryon uit drie quarks bestaat is deze wet
ook op te vatten als behoud van quarkgetal.
Elektronvangst en ß+-verval
In kernen met een neutronentekort kan een deeltjesinteractie optreden waarbij een proton wordt
omgezet in een neutron door elektronvangst óf protonverval. Bij elektronvangst reageert een proton
met een elektron: p+ + e- n + ve. Dit is vooral in zware atomen, want de elektronen in de K-schil
zitten dan dichter bij de kern waardoor de kans groter is dat zo’n elektron de kern ingetrokken wordt:
K-vangst. In een ander geval is het ß+-verval, waarbij een proton vervalt naar een neutron, positron
en elektronneutrino: p+ n + e+ + ve.
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller saravanelferen. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $3.25. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
64438 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now