Antwoorden
Uitgewerkte zelfstudietaken Stralingsdeskundigheid (Afgerond met een 8,4)
- Instelling
- Hanzehogeschool Groningen (Hanze)
In dit document vind je de uitwerkingen van de zelfstudie taken uit taakeenheid 4, 5, 6 en 7.
[Meer zien]Voorbeeld 5 van de 173 pagina's
Voorbeeld 5 van de 173 pagina's
In winkelwagengesponsord bericht van onze partner
2 beoordelingen
Door: jensjasper • 8 jaar geleden
Goed uitgewerkt, alleen sommige opdrachten zijn niet uitgewerkt. Hier had je de sleutels op blackboard bij kunnen gebruiken.
Door: dage538 • 8 jaar geleden
Welke opdrachten mis je? Dan vul ik die aan! :)
Door: jensjasper • 3 jaar geleden
Taak 3,32 tm 3,38/3,40 voor mocht je ze nog hebben en anderen kopen deze versie nog.
Door: wnt1997 • 7 jaar geleden
Voorbeeld van de inhoud
Taak: 4.1Onderwerp: Elektromagnetische en röntgenstraling
1. Bij welke buisspanning is een foton dat in de röntgenbuis ontstaat in principe ioniserend?
Bij een buisspanning van 100 eV.
2. Maak de onderstaande stellingen juist.
In een röntgenbuis hebben de elektronen die bij een bepaalde buisspanning ontstaan allemaal
dezelfde energie
In een röntgenbuis hebben de fotonen die bij een bepaalde buisspanning ontstaan niet allemaal
dezelfde energie.
3. Wat zijn kathodestralen?
Kathodestralen zijn elektronen die lopen van de kathode naar de anode in een vacuümbuis.
4. Welke redenen zijn er om juist wolfraam als anodemateriaal voor het opwekken van röntgenstraling te
gebruiken?
Waar is bijvoorbeeld staal, lood of aluminium een minder goed alternatief.
Voor een goede anode is een hoge Z waarde van belang. Zwolfraam = 74
ZFe (staal) = 26
ZAl (aluminium) = 13 Aluminium en ijzer hebben een veel lagere Z-waarde i.v.m. wolfraam.
ZPb (lood) = 82 Lood heeft een laag smeltpunt en kan daarom niet worden gebruikt als
anodemateriaal.
5. Wat is de golflengte van de hardste straling in de röntgenbundel die vrijkomt als 90 kV-elektronen op de
anode invallen?
ℎ ⋅ c
𝐸=
λ
h = 6,63 ∙ 10-34
c = 3 ∙ 108
Energie in Joule
90 kV = 90.000 eV
(90 ⋅ 103 ) ∙ (1,6 ∙ 10−19 ) = 1,44 ∙ 10−14 Joule
(6,63 ∙ 10−34 ) ⋅ (3 ∙ 108 )
λ= −14
= 1,38125 ∙ 10−11 𝑚
1,44 ∙ 10
,6. Welk potentiaal verschil moet tussen de anode en de kathode van een röntgenbuis worden aangelegd
voor röntgenstraling met een korte golflengte van 1 ∙ 10-10 m
ℎ ⋅ c
𝐸=
λ
(6,63 ∙ 10−34 ) ⋅ (3 ∙ 108 )
E= = 1,989 ∙ 10−15 𝐽
1 ∙ 10−10
(1,989 ∙ 10−15 )
= 12431,25 𝑒𝑉 = 12,4 𝑘𝑉
(1,6 ∙ 10−19 )
7. Van een aantal lichtquantan (of fotonen) geldt de volgende golflengte:
zichtbaar licht: λ = 500 [nm]
röntgenstraling: λ = 0,2 [nm]
gammastraling: λ = 7 ∙ 10-14 [m]
Bereken voor allen de frequentie én de energie in [eV].
𝑐
𝑓= 𝐸 =ℎ ⋅𝑓
λ
Zichtbaar licht
𝑐 3 ∙ 108
𝑓= = −9
= 𝟔 ∙ 𝟏𝟎𝟏𝟒 𝑯𝒛
λ 500 ∙ 10
𝐸 = ℎ ⋅ 𝑓 = (6,63 ∙ 10−34 ) ⋅ (6 ∙ 1014 ) = 3,978 ∙ 10−19 𝐽
3,978 ∙ 10−19
= 𝟐, 𝟒𝟗 𝒆𝑽
1,6 ∙ 10−19
Röntgenstraling
𝑐 3 ∙ 108
𝑓= = −9
= 𝟏, 𝟓 ∙ 𝟏𝟎𝟏𝟖 𝑯𝒛
λ 0,2 ∙ 10
𝐸 = ℎ ⋅ 𝑓 = (6,63 ∙ 10−34 ) ⋅ (1,5 ∙ 1018 ) = 9,945 ∙ 10−16 𝐽
9,945 ∙ 10−16
= 𝟔𝟐𝟏𝟓, 𝟔𝟐𝟓 𝒆𝑽 = 𝟔, 𝟐𝟐 𝒌𝒆𝑽
1,6 ∙ 10−19
,Gammastraling
𝑐 3 ∙ 108
𝑓= = −14
= 𝟒, 𝟐𝟖𝟖 ∙ 𝟏𝟎𝟐𝟏 𝑯𝒛
λ 7 ∙ 10
𝐸 = ℎ ⋅ 𝑓 = (6,63 ∙ 10−34 ) ⋅ (4,288 ∙ 1021 ) = 2,843 ∙ 10−12 𝐽
2,843 ∙ 10−12
= 𝟏𝟕𝟕𝟔𝟗𝟕𝟓𝟎 𝒆𝑽 = 𝟏𝟕𝟕𝟔𝟖, 𝟕𝟓 𝒌𝒆𝑽 = 𝟏𝟕, 𝟕𝟔𝟖 𝑴𝒆𝑽
1,6 ∙ 10−19
8. Bij een 100W gloeilamp wordt 3% van de toegevoerde energie als zichtbaar licht, met een gemiddelde
golflengte van 550 [nm], naar alle richtingen uitgezonden.
Hoeveel van deze fotonen treffen per seconde de pupil van een waarnemer, als deze pupil een diameter van
4,0 [mm] heeft en de waarnemer 100 [m] van de lamp staat?
100 Watt = 100 J/s
ℎ ⋅ c (6,63 ∙ 10−34 ) ⋅ (3 ∙ 108 )
𝐸𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛 = = = 3,62 ∙ 10−19 𝐽
λ 550 ∙ 10−9
3% 𝑣𝑎𝑛 100 𝑊𝑎𝑡𝑡 = 3 𝐽/𝑠
3
3𝐽/𝑠 = −19
= 8,2873 ∙ 1018 𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛𝑒𝑛 / 𝑠
3,62 ∙ 10
𝐵𝑜𝑙 𝑜𝑝𝑝𝑒𝑟𝑣𝑙𝑎𝑘 𝑙𝑖𝑐ℎ𝑡𝑏𝑟𝑜𝑛 = 4 ∙ π ∙ 𝑟 2 = 4 ∙ π ∙ 1002 = 1,257 ∙ 105 𝑚2
𝐶𝑖𝑟𝑘𝑒𝑙 𝑜𝑝𝑝𝑒𝑟𝑣𝑙𝑎𝑘 𝑝𝑢𝑝𝑖𝑙 = π ∙ 𝑟 2 = π ∙ 0,0022 = 1,257 ∙ 10−5 𝑚2
(1,257 ∙ 10−5 ) ⋅ (8,2873 ∙ 1018 )
= 828730000 𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛𝑒𝑛 / 𝑠 𝑜𝑝 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑝𝑖𝑙
1,257 ∙ 105
9. Wat is de kortste golflengte in het remstralingsspectrum, die in een röntgenbuis wordt opgewekt bij een
versnellingsspanning voor de elektronen tussen de anode en kathode van 2 [MV]?
6
2 𝑀𝑉 = 2 ∙ 10 𝑒𝑉
2 ∙ 106 ∙ (1,6 ∙ 10−19 ) = 3,2 ∙ 10−13 𝐽
ℎ ⋅ c (6,63 ∙ 10−34 ) ⋅ (3 ∙ 108 )
λ= = −13
= 6,2 ∙ 10−13 𝑚
E 3,2 ∙ 10
,10. In een röntgenbuis met een buisspanning van 100 [kV] is een koperfocus aanwezig. De bindingsenergieën
van de elektronen in de resp. elektronenschillen/-subschillen bedragen:
K 8988 [eV] M1 129 [eV]
L1 1105 [eV] M2 83 [eV]
L2 960 [eV] N1 7,7 [eV]
L3 940 [eV]
Op basis van uitsluitingsregels vanuit de quantummechanica zijn overgangen alleen mogelijk als:
- naar de K-schil vanuit L2, L3 en M2;
- naar de L1-subschil vanuit M2;
- naar de L2-subschil vanuit M1 en N1;
- naar de M2-subschil vanuit N1.
Geef de energieën en de bijbehorende benamingen van de uitgezonden röntgenfotonen.
naar de K-schil vanuit L2, L3 en M2;
L2: 8028 eV K-alfa
L3: 8048 eV K-alfa
M2: 8905 eV K-beta
naar de L1-subschil vanuit M2;
M2: 1022 eV L-alfa
naar de L2-subschil vanuit M1 en N1;
M1: 831 eV L-alfa
N1: 952,3 eV L-beta
naar de M2-subschil vanuit N1.
N1: 75,3 M-alfa
11. Een buitenste-schil elektron wordt via het foto-elektrisch effect uit een atoom vrijgemaakt. Daarbij heeft
het elektron een kinetische energie meegekregen van 1,6 [eV]. De bindingsenergie voor het elektron
bedroeg 2,5 [eV]. Wat was de golflengte van de opvallende straling?
𝐸𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛 = 𝐸𝑏𝑖𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔𝑠 + 𝐸𝑘𝑖𝑛𝑒𝑡𝑖𝑠𝑐ℎ = 2,5 + 1,6 = 4,1 [𝑒𝑉]
4,1 ∙ (1,6 ∙ 10−19 ) = 6,56 ∙ 10−19 𝐽
ℎ ⋅ c ℎ ⋅ c
𝐸= = λ=
λ E
(6,63 ∙ 10−34 ) ⋅ (3 ∙ 108 )
λ= = 𝟑, 𝟎𝟑 ∙ 𝟏𝟎−𝟕 𝒎
6,56 ∙ 10−19
, 12.De bindingsenergie van het buitenste-schil elektron in een atoom bedraagt 1,9 [eV].
Wat is de grensfrequentie voor straling waarmee nog foto-elektronen kunnen worden vrijgemaakt? Hoe
groot is de bijbehorende golflengte?
1,9 ∙ (1,6 ∙ 10−19 ) = 3,04 ∙ 10−19 𝐽
𝑐 𝐸 𝑐
𝑓= 𝐸 =ℎ ⋅𝑓 𝑓= λ=
λ h f
𝐸 3,04 ∙ 10−19
𝑓= = −34
= 𝟒, 𝟓𝟖 ∙ 𝟏𝟎𝟏𝟒 𝑯𝒛
h 6,63 ∙ 10
𝑐 3 ∙ 108
λ= = = 𝟔, 𝟓𝟓 ∙ 𝟏𝟎−𝟕 𝒎
f 4,58 ∙ 1014
13. De bindingsenergieën voor de elektronen in diverse schillen en subschillen bij het atoom 𝟑𝟗𝑲 𝟏𝟗
bedragen:
K-schil: 3607 [eV]
L-schil: 348 [eV], 303 [eV], 300 [eV]
M-schil: 40 [eV], 25 [eV]
N-schil: 4,1 [eV]
a. Welke golflengte moet een foton tenminste hebben om d.m.v. het foto-elektrisch effect een elektron uit
de K-schil te verwijderen?
𝐸 = 3607 ∙ (1,6 ∙ 10−19 ) = 5,7712 ∙ 10−16 𝐽
ℎ ⋅ c (6,63 ∙ 10−34 ) ⋅ (3 ∙ 108 )
λ= = −16
= 𝟑, 𝟒𝟒𝟔 ∙ 𝟏𝟎−𝟏𝟎 𝒎
𝐸 5,7712 ∙ 10
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper dage538. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €7,98. Je zit daarna nergens aan vast.
Is Stuvia te vertrouwen?
4,6 sterren op Google & Trustpilot (+1000 reviews)
Afgelopen 30 dagen zijn er 73918 samenvattingen verkocht
Opgericht in 2010, al 14 jaar dé plek om samenvattingen te kopen