Röntgenstraling
advertisement
Röntgenstraling figuur 1 1p 2p 4p 5p 1 □ 2 □ 3 □ 4 □ In een röntgenbuis wordt röntgenstraling opgewekt door elektronen te versnellen en te laten inslaan op een metalen anode. Als een groot deel van de energie van een elektron in één stap wordt omgezet in straling ontstaat hierbij röntgenstraling. Wat is het golflengtegebied van röntgenstraling? (zoek op in BINAS). Leg uit waarom het voor het opwekken van röntgenstraling belangrijk is, dat een groot deel van de energie van de elektronen in één stap wordt omgezet in straling en niet in een groot aantal kleine stappen. Op een bepaald moment wordt de versnelspanning verdubbeld. De De Broglie golflengte van de elektronen verandert hierdoor van λ1 in λ2. Bereken de verhouding λ1 : λ2 De anode wordt meestal gemaakt van een zwaar metaal, bijvoorbeeld wolfraam. Dit heeft tot gevolg dat een deel van de straling wordt uitgezonden met specifieke golflengten, behorend tot het spectrum van dit metaal. Een elektron wordt weggeslagen uit een laag energieniveau van het atoom. Een elektron uit een hoger energieniveau vult het gat op en zendt daarbij een röntgenfoton uit. We bekijken een elektron dat uit het tweede energieniveau terugvalt naar een gat in het laagste niveau. Het zendt hierbij een foton uit met een golflengte van 0,1 nm. Met het model van het deeltje in een doos kan nu een schatting worden gemaakt van de ruimte die de elektronen in deze lage energieniveaus in het atoom innemen. Bereken de diameter van de ruimte die de elektronen in deze energieniveaus innemen met behulp van het eendimensionale doosjesmodel. Opgave 1 Röntgenstraling 1p 1□ antwoord: tussen 10-11 en 10-8 m 1 ▪ waarden opzoeken (BINAS tabel 19 B) opmerking: zachte en harde röntgenstraling niet meegerekend (dus antwoord tussen 1010 en 10-9 m) geen aftrek 2p 2□ voorbeeld van een antwoord: als E in kleine stappen wordt vrijgegeven, wordt groot, dus wordt er geen röntgen maar UV of zichtbaar licht uitgezonden. 2 ▪ 4p 3□ inzicht dat kleinere E niet leidt tot röntgenstraling antwoord: 1 : 2 = 2 voorbeeld van een berekening: Verdubbelen van de versnelspanning leidt tot een verdubbeling van de kinetische energie. Toename van E (= p2/2m) met een factor 2 geeft een toename van p (= h/) met een factor 2. Hierdoor wordt dus een factor 2 kleiner. ▪ ▪ ▪ ▪ 5p 4□ inzicht dat de kinetische energie verdubbelt inzicht in het kwadratisch verband tussen E en p. gebruik van p = h/ conclusie: 1 2 1 1 1 1 2 antwoord: L = 1·10-11 m voorbeeld van een berekening: Ef = hc/ = 6,63·10-34· 3,0·108 / 0,1·10-9 = 2,0·10 -15 J E f E2 E1 (22 12 ) 3 h2 dus L h 11011 m 2 8me L 8me E f ▪ ▪ ▪ gebruik Ef = hc/ berekenen Ef opzoeken h en me ▪ inzicht E2 - E1=(22-12) ▪ h2 8mL2 completeren van de berekening 1 1 1 1 1
