Dia 1

1
THERMODYNAMICA
NATUURKUNDE
Straling
2
THERMODYNAMICA
Lessenoverzicht
NATUURKUNDE
T3-01 Stralen en bundels  T3-02 Optische
bank T3-03 Afbeeldingen T3-04 Lenzenwet T3-05
Optische rails T3-06 Oog en loep T3-07
Breking T3-08 Glasvezel T3-09 Stralingsbronnen T3-
10 Kernstraling 
T3-11 Geigerteller  T3-12 Stabiliteit en
verval  T3-13 Radioactiviteit  T3-14
Stralingsdosis  T3-15 Dosisequivalent  T3-16
Toepassen van straling  T3-17 Kernreacties  T3-18
Kerncentrale  T3-19 Kernwapens
3
Straling en materie
Reflectie (weerkaatsing) Het licht (van een
bepaalde kleur) wordt weerkaatst. Absorptie
(opname) Een gedeelte van het licht wordt
geabsorbeerd door het materiaal en omgezet in
warmte Diffractie (breking) Een deel van het
licht wordt doorgelaten maar de lichtstraal
verandert daarbij van richting (breking).
T3-01 Stralen en bundels
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
4
Reflectie

normaal
hoek van inval
hoek van terugkaatsing
De richting van de gespiegelde lichtstraal wordt
bepaald met behulp van de volgende regel hoek
van inval hoek van terugkaatsing De hoek die
een lichtstraal maakt met een oppervlak wordt
altijd gemeten ten opzichte van de normaal
(loodlijn) op het oppervlak.
T3-01 Stralen en bundels
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
5
Opdracht A8
Met een lens maak je een beeld van een clown op
een scherm. a) Wat is diffuse terugkaatsing Diff
use terugkaatsing betekent dat het licht in alle
richtingen weerkaatst wordt. Het is de
tegenhanger van spiegelende terugkaatsing,
waarbij licht uit één bepaalde richting in één
andere richting wordt teruggekaatst. b) Leg uit
waarom iedereen in de omgeving van het scherm het
beeld ziet. Witte oppervlakken geven diffuse
terugkaatsing.
T3-01 Stralen en bundels
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
6
Bundels en lenzen
evenwijdig
divergent
convergent
convergerend effect
divergerend effect
T3-01 Stralen en bundels
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
7
Opdracht A11
Wat voor soort lens moet je gebruiken om a) Een
convergente bundel een divergente bundel te
maken Een (sterk) holle lens. b) Van een
evenwijdige bundel een divergente bundel te
maken Een holle lens. c) Van een convergente
bundel een evenwijdige bundel te maken Een holle
lens. d) Van een divergente bundel een
evenwijdige bundel te maken Een bolle lens.
T3-01 Stralen en bundels
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
8
EINDE Verwerkingsopdrachten A7, A9, A12, A13
T3-01 Stralen en bundels
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
9
Lenzen
Met een -teken geven we aandat het om een
positieve, dusconvergerende lens gaat.

L
De hoofdas door het optisch midden van de lens
Een lampje in punt L
hoofdas
F
F
De sterkte van de lens wordt aangeduid door aan
beide zijden het brandpunt van de lens weer te
geven.
O (optisch midden)
Een lens
T3-03 Afbeeldingen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
10
1e constructiestraal

Een lichtstraal valt loodrecht in op de lens.
L
De lichtstraal gaat vervolgens verder door het
brandpunt aan de andere zijde van de lens.
hoofdas
F
F
T3-03 Afbeeldingen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
11
2e constructiestraal
Een lichtstraal die precies op het optisch midden
van de lens valt

L
hoofdas
gaat recht door het midden van de lens.
F
F
T3-03 Afbeeldingen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
12
3e constructiestraal

L
hoofdas
De straal gaat verder loodrecht op de lens.
F
F
Een lichtstraal die door het brandpunt op de lens
valt.
T3-03 Afbeeldingen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
13
Beeldpunt

L
Het beeldpunt B is het punt waar de drie
verschillende constructiestralen elkaar kruisen.
hoofdas
F
F
B
T3-03 Afbeeldingen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
14
Lichtbundel

Alle andere lichtstralen in de licht bundel die
vanuit L op de lens vallen gaan ook door punt B.
L
hoofdas
F
F
B
T3-03 Afbeeldingen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
15
Opdracht B20

• Op een finishfoto zie je welke atleet of
  wielrenner als eerste de streep passeert.
• Waarom worden dergelijke fotos gemaakt met een
  hele korte sluitertijd?
• Anders wordt geen scherp beeld gevormd.
• b) Waarom worden de foto met een groot diafragma
  genomen?
• Dan heeft de foto een grotere scherptediepte.

T3-03 Afbeeldingen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
16
Vergrotingsfactor
Als een voorwerp dicht bij de lens staat, zal het
beeld vergroot (en dus verzwakt) worden
weergegeven.
B
De vergrotingsfactor N is per definitie de
verhouding tussen de grootte van het beeld BBen
het voorwerp LL.
L
F
L
De vergrotingsfactor is vaak eenvoudiger te
berekenen met de voorwerpsafstand v en de
beeldafstand b.
B
v
b
T3-04 Lenzenwet
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
17
Opdracht B21
De lens A van een projector maakt een beeld op
een scherm. Leg uit wat er gebeurt met de
lichtsterkte (de hoeveelheid licht per cm² van
het beeld), de grootte en de plaats van het beeld
als a) lens A wordt vervangen door een even
sterke maar grotere lens B De lichtsterkte wordt
groter, want de lens vangtmeer licht maar de
grootte en plaats van het beeld veranderen
niet. b) je de helft van lens B afdekt De
lichtsterkte halveert, maar verder verandert het
beeld niet. c) je lens B vervangt door een even
grote maar zwakkere lens C Het beeld komt verder
van het scherm te liggen, en wordt dus meer
vergroot. De lichtsterkte wordt een stuk zwakker.
T3-03 Afbeeldingen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
18
Opdracht B26
Een overheadprojector maakt een 12x vergroot
beeld van de sheet op een scherm. De afstand van
de sheet via de lens en de spiegel tot het scherm
is 5,97 m. a) Bereken hoe ver de sheet van de
lens in de projector af ligt. De verhouding
sheet-lens en lens-scherm is 112. De afstand van
sheet tot lens is dus 1/13e van de totale
afstand, dus 5,97 m/13 0,46 m. b) Wat is de
functie van de condensor bij een
overheadprojector? Die helpt om zoveel mogelijk
lixht te vangen en een helder beeld te maken.
T3-03 Afbeeldingen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
19
EINDE Verwerkingsopdrachten A18, B22, B24, B25,
C27, C28
T3-03 Afbeeldingen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
20
Lenzenwet
De voorwerpsafstand v is de afstand tussen de
middellijn van de lens en een evenwijdigd lijn
door L.
f
f
De beeldafstand f is de afstand tussen de
middellijn van de lens en een evenwijdige lijn
door B.
L
De brandpuntsafstand f is de afstand tussen de
middellijn van de lens en een evenwijdige lijn
door F.
hoofdas
Er is een verband tussen v, b en f. Als je twee
van de drie kent, kun je de derde berekenen.
F
F
B
De lenzenwet wordt echter meestal zo geschreven
v
b
T3-04 Lenzenwet
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
21
Opdracht A29
Je maakt een foto van een kunstwerk dat een
hoogte heeft van 50 cm. Het kunstwerk staat op
een afstand van 78 cm van de lens (f 5,0 cm).
a) Bereken de plaats van het beeld 1/f 1/v
1/b 1/b 1/f 1/v 1/(0,05) 1/(0,78) 20
1,28 18,72 b 1/(18,72) 0,053 m 5,3
cm. b) Ga door berekening na of het beeld op de
filmstrook (3,6 cm breed) past. De
verkleiningsfactor is 78cm/5,3cm 14,6. Het
beeld heeft dus een grootte van 50 cm/14,6 3,4
cm. Dus het past net.
T3-04 Lenzenwet
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
22
Opdracht B30
Met een lens kun je een beeld van de zon maken.
Daarmee gebruik je de lens als brandglas. a)
Moet dit een positieve of een negatieve lens
zijn? Licht je antwoord toe. De lens moet
positief zijn. Zonlicht komt op de aarde aan als
een (vrijwel) evenwijdige bundel. Om deze
convergent te maken is een lens met een
convergerende werking nodig, een positieve lens
dus. b) Voor het beeld van de zon geldt b f.
Leg dat uit. De zon staat relatief heel ver weg,
dus v 8 en 1/v 0. c) Waarom brandt een stuk
papier niet of nauwelijks en een veter
wel? Mogelijke argumenten (wit) papier
reflecteert veel licht, in papier wordt een klein
gaatje gebrand, maar de rest van het papier
isniet verlicht.
T3-04 Lenzenwet
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
23
Opdracht A19
Opdracht A6
Vergelijk de beeldvorming van een fototoestel met
een diaprojector. Wat is er duidelijk
verschillend? Bij een fototoestel staat het
voorwerp ver weg en wordt het beeld dicht bij de
lens gevormd. Het beeld is sterk verkleind.Bij
een diaprojector staat het voorwerp (dia) heel
dicht bij de lens en wordt het beeld ver weg (op
het scherm) gevormd. Het beeld is sterk vergroot.
T3-03 Afbeeldingen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
24
EINDE Verwerkingsopdrachten C31, B32, C34
T3-04 Lenzenwet
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
25
Afbeeldingen

B
... een virtueel beeld!
Voorwerpsafstand groter dan 2F...
Voorwerpsafstand tussen F en 2F...
V
V
V
Voorwerpsafstand kleiner dan F...
... de bundel blijft divergent.
... een verkleind beeld
... een vergroot beeld
F
F
B
B
T3-04 Lenzenwet
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
26
Opdracht C33
Opdracht A6
Je maakt een 11 fotokopie van een bladzijde in
een boek. De afstand tussen beeld en voorwerp
bedraagt 36 cm. Bereken de sterkte van de lens in
het kopiëerapparaat. Het beeld is even groot als
het voorwerp, dus de voorwerpsafstand v is gelijk
aan 2x de brandpuntsafstand f. Dus geldt f 9
cm en v 18 cm. De lenssterkte S is dus S
1/f 1/0,09 11 dpt.
T3-04 Lenzenwet
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
27
Het oog
Accommoderen
T3-04 Lenzenwet
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
28
Opdracht A39
Opdracht A6

• Je maakt met een fototoestel tweemaal een foto
  van een slapende panter in een dierentuin. De ene
  keer heb je de tralies scherp op de foto, de
  andere keer de panter.
• Wat verandert er aan de instelling van het
  toestel als je na de ene foto de andere foto wilt
  nemen?
• Je wilt scherpstellen op een grotere
  voorwerpsafstand v. Aangezien je de
  brandpuntsafstand f van de lens niet kan
  aanpassen, moet je dat doen door de afstand
  tussen lens en film b te verkleinen.
• Stel dat je de ene keer met je ogen naar de
  tralie kijkt en de andere keer nmaar de panter.
• Wat verandert er aan de instelling van je oog
  als je je blik verlegt?
• Je wilt scherpstellen op een grotere
  voorwerpsafstand v. Je oog kan zich wel
  aanpassen naar een grotere brandpuntsafstand f
  door je oog minder bol te maken (minder te
  accomoderen).

T3-06 Oog en loep
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
29
Opdracht B42
Opdracht A6
Een spiegel en een ooglens kunnen beide een beeld
van een voorwerp vormen. a) Is een spiegelbeeld
een reëel of virtueel beeld? Licht je antwoord
toe. Een virtueel beeld. Een reëel beeld kan je
altijd op een (wit) scherm projecteren, een
virtueel beeld zie je altijd achter een lens of
een spiegel (maar je kan het niet aanraken). b)
Is het beeld dat de ooglens vormt, een reëel of
een virtueel beeld? Licht je antwoord toe. De
ooglens maakt een reëel beeld, dat wordt
geprojecteerd op het netvlies.
T3-06 Oog en loep
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
30
De loep
T3-04 Lenzenwet
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
31
Opdracht A44/A45
Opdracht A6
Hoe dichter bij je oog, hoe meer details je kunt
zien. Waar moet een voorwerp zich bevinden om
zoveel mogelijk details te kunnen zien. In het
nabijheidspunt. Dat is het punt het dichtst bij
het oog waarop je nog scherp kan stellen door te
accommoderen. Als je nog meer details wilt
kunnen zien moet je een extra hulplens gebuirken
(een loep of vergrootglas). Waar moet bij het
gebruik van een loep het virtuele beeld zich
bevinden om zoveel mogelijk details te kunnen
waarnemen? In het nabijheidspunt. Het virtuele
beeld is het vergrootte beeld zoals je dat achter
de loep ziet.
T3-06 Oog en loep
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
32
EINDE Verwerkingsopdrachten A40, A41, B43, B46,
C47, C48
T3-04 Lenzenwet
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
33
Breking
Een lichtstraal valt op een oppervlak tussen twee
materialen onder een hoek van 45º. De
brekings-index van de overgang is 1,5. Voor de
hoek van afbuiging geldt
45º
28º
nglas?lucht0,67
Aan de andere kant van het glas komt de
lichtstraal weer op een grens-oppervlak tussen
twee materialen. De brekingsindex voor deze
overgang kan je berekenen met
28º
nlucht?glas1,5
45º
Door breking lijkt het alsof voorwerpen onder
water of achter een dikke glasplaat een beetje
verschoven zijn.
T3-07 Breking
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
34
Grenshoek
Dichter medium
Dunner medium
Bij breking van de normaal af (van een dichtere
naar een dunnere stof, dus ngt0) is de hoek van
breking groter dan de hoek van inval. In dit
geval treedt breking op tot maximaal de grenshoek
g. Bij een grotere hoek van inval treedt totale
reflectie op. Voor de grenshoek geldt sin(g)
n2?1
g
n2?1
T3-07 Breking
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
35
EINDE Verwerkingsopdrachten A49, B51, C53, B54
T3-04 Lenzenwet
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
36
Elektromagnetische straling
106 m
103 m
100 m
10-3 m
10-6 m
10-9 m
10-12 m
10-15 m
103 Hz
106 Hz
109 Hz
1012 Hz
1015 Hz
1018 Hz
1021 Hz
radio
micro
infrarood
ultraviolet
röntgen
gamma
zichtbaar
telegrafie telev isie radio portofoons
magnetron radar
fotos kristallen
verwarming alarminstallaties molec. absorptie
zonnebank fluorescentie (blacklight)
kosmisch nucleair
Foton ? lichtdeeltje of pakketjes EM-golven
T3-09 Stralingsbronnen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
37
Ioniserend vermogen
Fotonen Gamma straling (?) Snelle
elektronen Betastraling (ß) Snelle
alfadeeltjes Alfastraling (a) Verder
neutronenstraling, positronstraling,
protonstraling
T3-09 Stralingsbronnen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
38
Opdracht C10
Opdracht A6
Op luchthavens wordt de bagage doorgelicht met
röntgenstraling. Wat voor eigenschappen heeft
deze straling blijkbaar? De straling heeft het
vermogen om door vaste stoffen heen te dringen
waar normaal licht niet doorheen kan. Alleen
metalen reflecteren röntgenstraling , vrijwel
alle andere stoffen laten deze straling
grotendeels door.
T3-09 Stralingsbronnen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
39
EINDE Verwerkingsopdrachten A5, B6, C11
T3-09 Stralingsbronnen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
40
Radioactieve bronnen
Bron
besmetting
bestraling
Ontvanger
T3-09 Stralingsbronnen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
41
Opdracht A8
Opdracht A6

• Sommige straling heeft ioniserend vermogen.
• Wat is ioniserend vermogen?
• Dat wil zeggen dat de straling voldoende energie
  heeft om een elektron van bepaalde atomen af te
  slaan
• Wat is een ion?
• Een ion is een atoom dat elektrisch niet neutral
  is. Het atoom dat meer of minder elektronen heeft
  dan protonen in de kern, waardoor het atoom niet
  meer elektrisch neutraal is, maar positief of
  negatief geladen. Als een molecuul zon atoom
  bevat, wort het ook een ion genoemd.
• Wat is ioniseren?
• Ioniseren is het verwijderen van een elektron uit
  een atoom.

T3-09 Stralingsbronnen
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
42
Atoommodel
-
atoomkern
-
-
-
elektronenwolk
-
O-atoom
-
-
-


H-atoom
H-atoom
-
-
Water-molecuul (H2O)
T3-10 Kernstraling
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
43
Atoombouw
-

H-1 kern gewoon waterstof


H-2 kern deuterium
0

-
H2 molecuul
0
0
H-3 kern tritium
-

He-4 kern alfa-deeltje
He-4 atoom
-
T3-10 Kernstraling
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
44
Opdracht A12
Opdracht A6

• In de atmosfeer komen allerlei isotopen voor.
• Wat zijn isotopen?
• Atomen van dezelfde atoomsoort (aantal protonen)
  maar met een verschillend aantal kerndeeltjes
  (veroorzaakt door een wisselend aantal neutronen)
  noemen we isotopen van elkaar
• Isotoop betekent dezelfde plaats omdat ze
  in het peridiek systeem van de elementen op
  dezelfde plek staan. Isotopen van een bepaald
  atoom hebben dezelfde chemische eigenschappen.

T3-10 Kernstraling
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
45
Zwaardere atomen
N 16 kerndeeltjes, waarvan A 8 protonen (dus
zuurstof) 0-16 (zuurstof-16)
8 x 8 x

0
N 238 kerndeeltjes, waarvan A 92 protonen
(dus uranium) U-238 (uranium-238)
92 x 146 x

0
T3-10 Kernstraling
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
46
Massagetal N en atoomnummer A
uranium 238
Massagetal Z 238 Totaal aantal kerndeeltjes
(protonen neutronen). Is een maat voor de
massa van de atoomkern Atoomnummer A 92
(Uranium) Aantal positieve kerndeeltjes
(protonen). Bepaalt dus ook het aantal elektronen
dat nodig om het atoom neutraal te krijgen en
daarmee ook de chemische eigenschappen. Deze
chemische eigenschappen bepalen de naam van de
atoomsoort Uranium. Het aantal neutronen (Z-A)
is het verschil tussen het massagetal (Z) en het
atoomnummer (A).
U-238
T3-10 Kernstraling
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
47
Instabiliteit


Protonen (positief) stoten elkaar af

0
-
Neutronen zijn instabiel tenzij ze aan protonen
zijn gebonden in een kern
T3-10 Kernstraling
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
48
Isotopenkaart
4
atoomnummer
Kernen in dit gebied hebben teveel protonen en
zijn zeer instabiel.
0

Li (lithium)

0
3

0
0
0
0


0

He (helium)


0


0
0
0
2
0

0
Kernen in dit gebied hebben teveel neutronen en
zijn zeer instabiel.
H (waterstof)
1


0

0
0
1
2
3
4
massagetal
5
6
T3-10 Kernstraling
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
49
Opdracht B17
Opdracht A6
Er bestaat een vervalreeks waarin U-235 voorop
gaat. Bepaal met behulp van BINAS de eerste vier
kernen die ontstaan bij het verval van U-235. We
gebruiken hiervoor BINAS tabel 25 U-235
(atoomnummer 92) is een a-straler. Het
alfadeeltje heeft 4 nucleonen, waarvan er 2
protonen zijn. Het atoom dat overblijft heeft dus
nog maar 231 nucleonen over, waarvan er 90
protonen, dus Thorium-231. Thorium-231
(atoomnummer 90) is een ß-straler. Bij betaverval
verandert een neutron in een proton en een
elektron. Het elektron wordt uitgestraald dus het
aantal deeltjes in de kern verandert niet, maar
het aantal protonen wordt een meer, dus
Palladium-231. Palladium-231 is een a-straler
en verandert in Actinium-227. Actinium-227 is
weer een ß-straler en verandert in Thorium-227.
T3-10 Kernstraling
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
50
EINDE Verwerkingsopdrachten A13, B14, B15, C18,
B19, B20
T3-10 Kernstraling
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
51
Opdracht A22
Opdracht A6
Je kunt met een geigerteller bepalen of een bron
ioniserende straling uitzendt en hoeveel. Ook
zonder een stralingsbron in de buurt meet een
Geigerteller straling. Waar komt die
vandaan? Ioniserende straling komt uit drie
bronnen Kunstmatige bronnen zijn stoffen die
door de mens radioactief gemaakt
zijn. Natuurlijke bronnen zijn radioactieve
stoffen die sinds het ontstaan van de aarde in de
aarde zitten. Het zijn vaak stoffen die zeer
langzaam vervallen. Kosmische straling is
ioniserende straling die ontstaat door botsingen
hoog in de atmosfeer door snelle deeltjes die
elders uit het heelal komen.
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
52
Geiger-Müller buis
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
53
Opdracht A23
Opdracht A6
Hoe kun je de meting van straling (gedurende een
bepaalde tijd) van een radioactieve bron
corrigeen voor de achtergrondstraling. Verwijder
de bron en meet gedurende een bepaalde tijd de
gemiddelde achtergrondstraling op de meetlocatie.
Trek deze activiteit af van de activiteit die je
meet als de bron wel aanwezig is. Het
makkelijkste is dit om te doen met behulp van een
grafiek.
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
54
Opdracht A24
Opdracht A6

• Maak een tabel met drie kolommen. Zet in de
  eerste kolom de vier soorten ioniserende
  straling a-straling, ß-straling, ?-straling en
  Röntgenstraling.
• Noteer met 1, 2 of 3 plustekens in de tweede
  kolom hoe groot het ioniserend vermogen is in
  vergelijking met andere soorten.
• Noteer met 1,2, of 3 plustekens in de derde kolom
  hoe groot het doordringend vermogen is in
  vergelijking met andere soorten.

Soort straling Ioniserend vermogen Doordringend vermogen
a-straling
ß-straling
?-straling
Röntgenstraling
















T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
55
Opdracht A25
Opdracht A6

• Welke stoffen bieden de beste bescherming tegen
  radioactieve straling?
• Metalen, met name zware metalen ( met een grote
  dichtheid) zoals lood.
• b) Waarom wordt een radioactieve bron vaak in een
  loden koffer met deksel bewaard?
• Om te voorkomen dat de straling doordringt tot
  buiten de koffer.

T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
56
EINDE Verwerkingsopdrachten B26, B27, B28, C29,
C30
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
57
Alfa-verval
Th-232 is een instabiele kern met teveel
protonen. Deze kern zal na verloop van tijd een
alfa-deeltje uitzenden. Daarbij verandert dus de
samenstelling van die kern. De reactievergelijking
is Bij een kernreactie blijven de totale
lading en het totale aantal kerndeeltjes voor en
na de reactie gelijk.
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
58
Beta-verval
Ra-228 is ook instabiele een heeft teveel
neutronen. In deze kern zal een neutron vervallen
in een proton en een elektron. Het elektron wordt
onmiddelijk uit de kern gestoten. De
reactievergelijking is Bij de reactie blijven
de totale lading en het totale aantal
kerndeeltjes voor en na de reactie weer gelijk.

0


0
-
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
59
Spontane splijting
Als een kern heel erg instabiel is, valt de kern
vaak uiteen in twee ongeveer even grote brokken.
We zeggen dan dat de kern splijt. De brokken
noemen we splijtingsfragmenten. Deze zijn vaak
zelf ook weer instabiel en dus radioactief. In
kerncentrales ontstaan veel splijtingsfragmenten
die lang radioactief blijven, soms wel duizenden
jaren. Dit staat bekend al kernafval.
0
0
0
0
0
0
0
0
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
60
Opdracht A31
Opdracht A6
a) Wat wordt met halveringstijd bedoeld? De
halveringstijd of halfwaardetijd van een stof is
de tijd waarin de helft van alle atomen in een
willekeurige hoeveelheid van die stof is
vervallen. b) Na hoeveel halveringstijden is nog
1/8e van het aantal moederkenen over? Na 3
halveringstijden (½ x ½ x ½ 1/8) c) Hoeveel
procent van de oorspronkelijke moederkernen is na
twee halveringstijden vervallen? Na twee
halveringstijden is nog ½ x ½ ¼ van het aantal
moederkernen over. Dus ¾ is vervallen, oftewel
75 van de oorspronkelijke kernen.
T3-12 Stabiliteit en verval
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
61
Experiment 14.2
Opdracht A6
We werken in groepjes van vier personen. Elk
groepje krijgt acht dobbelstenen. We simuleren
64 instabiele kernen. Werp de 8 dobbelstenen en
tel het aantal even uitkomsten. Herhaal dit 8x,
zodat je in totaal 64 maal geworpen hebt. Het
aantal even uitkomsten stelt het aantal vervallen
kernen in ronde 1 voor. Bereken nu hoeveel
kernen er nog over zijn. Herhaal het experiment,
maar gooi nu even vaak als er kernen over zijn.
Het aantal even uitkomsten is het aantal
vervallen kernen in ronde 2 Bereken hoeveel
kernen er over zijn. Herhaal nu de voorgaande
stap minimaal tot ronde 6, of tot alle kernen
vervallen zijn. Beantwoord nu de vragen a t/m f
van de uitwerking op bladzijde 147.
T3-12 Stabiliteit en verval
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
62
Opdracht B33
Opdracht A6

• In experiment 14.2 heb je radioactief verval
  vergeleken met het werpen van een dobbelsteen. We
  namen als overeenkomst
• De uitkomst even bij het werpen van een
  dobbelsteen
• Het verval van een atoomkern van een isotoop in
  een bepaalde tijdsduur
• Kun je voorspellen welke worpen de uitkomst
  even geven?
• Nee, het dobbelen is een willekeurig proces. Je
  weet alleen dat de kans op een even worp
  gemiddeld 50 van de worpen even is.
• b) Kun je voorspellen welke atoomkern in een
  bepaalde tijdsduur vervalt?
• Nee, ook hier kan je alleen statistische
  uitspraken doen.
• c) Jijzelf en enkele medeleerlingen werpen een
  groot aantal keren. Ieder bepaalt het percentage
  worpen dat de uitkomst even heeft. Onder welke
  voorwaarde zullen die percentages vrijwel gekijk
  zijn.
• Als het aantal worpen voldoende groot is.

T3-12 Stabiliteit en verval
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
63
EINDE Verwerkingsopdrachten A32, A34, B35, C36,
C37
T3-12 Stabiliteit en verval
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
64
Straling meten
De activiteit A in Bequerel meet het aantal
vervallen kernen in een hoeveelheid radioactief
materiaal. De stralingsdosis D in Gray meet de
energie die door een voorwerp per kilogram wordt
opgenomen als gevolg van straling. Het
dosisequivalent H in Sievert meet een
gecorrigeerde stralingsdosis die rekening houdt
met de gevoeligheid van menselijk weefsel.
Activiteit (A) 1 Bq 1 verval/s Stralingsdosis
(D) 1 Gy 1 J/kg Dosisequivalent (H) 1 Sv 1
J/kg Weegfactoren ?-straling 1
x ß-straling 1 x neutron-straling 3-10 x
(snelheid) proton-straling 10 x a-straling 20 x
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
65
Opdracht B40
Opdracht A6
Geef twee redenen waarom het tellen van
bijvoorbeeld 40 a-deeltjes door een geigerteller
niet betekent dat dan in de bron 40 kernen
vervallen zijn. Ten eerste komen niet alle
a-deeltjes in de Geigerbuis terecht. De meeste
worden in andere richtingen uitgestraald. Verder
komen in de buis ook deeltjes terecht die niet
uit de bron komen, maar dit aantal is
verwaarloosbaar als je een sterke stralingsbron
hebt.
T3-12 Stabiliteit en verval
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
66
Opdracht B41
Opdracht A6
Waarom mag tijdens het bepalen van de
halveringstijd de afstand van de bron tot de
Geigerteller niet veranderen. Als de afstand
tussen de bron en de Geigerteller groter wordt,
missen meer deeltjes de Geigerteller. Er
worden dan minder deeltjes gedetecteerd. Alleen
als de stand gelijk blijft ben je eerlijk aan het
vergelijken en kan je iets zeggen over het tempo
waarin de activiteit afneemt.
T3-12 Stabiliteit en verval
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
67
Opdracht C44
Opdracht A6
Na de ramp bij Tsjernobyl werd gras in Nederland
met I-131 besmet. In figuur 14.32 (blz. 152) zie
je de activiteit die toen van dit jood werd
gemeten. Je zou kunnen concluderen dat dit jood
een halveringstijd van ongeveer 2 dagen heeft.
Dat klotp niet met de tabelwaarde in
BINAS. Bedenk een verklaring voor de gevonden
afwijking. I-131 heeft een vervaltijd van 8
dagen. Echter, I-131 is een ß-straler en vervalt
dus tot Xe-131, een zeer instabiel isotoop (staat
niet in BINAS). Dit isotoop valt dus direct
verder uiteen, en zend daarbij ook ioniserende
straling uit. De geigerteller meet dus niet
alleen de activiteit van I-131 maar ook de
activiteit van de vervalproducten van I-131. Dat
maakt het interpretren van de grafiek
ingewikkelder.
T3-12 Stabiliteit en verval
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
68
EINDE Verwerkingsopdrachten C42, B43, B45
T3-12 Stabiliteit en verval
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
69
Stralingsdosis
E Energie van een stralingsdeeltje M massa van
het bestraalde materiaal Stralingsdosis D E /
m Equivalene dosis H Q x D Weegfactor
Q ?-straling 1 x ß-straling 1
x neutron-straling 3-10 x (snelheid) proton-strali
ng 10 x a-straling 20 x
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
70
Opdracht B5
Opdracht A6
Om een tumor te vernietigen besluit een radioloog
tot het toedienen van 1,2 J aan energie. Bereken
de geabsorbeerde dosis die de tumor (m 0,25 kg)
ontvangt. De stralingdosis D E /m 1,2 J /
0,25 kg 4,8 J/kg 4,8 Gy
T3-14 Stralingsdosis
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
71
Biologische effecten
Stralingsziekte
DNA schade
Mutaties
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
72
EINDE Verwerkingsopdrachten B6, B7, B9, B10,
B11, B12, B18, B21
T3-12 Stabiliteit en verval
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
73
Equivalentie principe
Massa is een vorm van energie!
c 300.000.000 m/s 1 kg 900.000.000.000.000 J
(900 miljoen Gigajoule)
Een mens heeft per dag 10.000 J aan energie uit
voeding nodig om normaal te kunnen functioneren.
Alle 18 miljoen Nederlanders gebruiken dus
dagelijks samen 180 miljard Joule energie uit
voedsel. 1 gram materie vertegenwoordigt een
energie van 900 miljard Joule. De energie in 1 g
materie is dus gelijk aan de energie die alle
Nederlanders samen uit hun voedsel opnemen in
vijf dagen. De kerncentrale in Borssele (480 MW)
produceert een even grote hoeveelheid energie in
ongeveer een half uur op vol vermogen.
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
74
Bindingsenergie
Twee neutronen en twee protonen los hebben samen
een massa van 2 1,64310-27 2 1,64810-27
6,69510-27 kg Een heliumkern (alfadeeltje)
heeft een massa van 6,64510-27 kg De massa van
de kern is 5,010-29 kg kleiner dan van de losse
deeltjes. Er komt energie vrij bij het maken van
kernen. Dit noemen we bindingsenergie. Volgens
het equivalentieprincipe bedraagt de
bindingsenergie in dit geval E mc2 3,0108
5,010-29 1,510-20 J
m1,64810-27 kg
m1,64310-27 kg
0

m6,64510-27 kg

0
m1,64810-27 kg
m1,64310-27 kg
T3-17 Kernreacties
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
75
EINDE Verwerkingsopdrachten B25, C30, C31
T3-16 Toepassing van straling
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
76
Annihilatie
Alle elementaire deeltjes in de natuur hebben een
anti-deeltje. Het positron is het anti-deeltje
van het elektron, maar heeft een positieve
lading. Als een anti-deeltjes zijn tegenhanger
tegenkomt dan verdwijnen beide deeltjes en
veranderen in pure energie (elektromagnetische
straling). Dit heet annihileren en het levert
enorme hoeveelheden energie op.

-
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
77
Proton-proton reactie






T3-17 Kernreacties
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
78
Koolstof cyclus (CNO)
C-12 p ? N-13 N-13 ? C-13 e C-13 p ?
N-14 N-14 p ? O-15 O-15 ? N-15 e N-15 p ?
C-12 He-4
T3-17 Kernreacties
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
79
Thermonucleaire motor
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
80
EINDE Verwerkingsopdrachten B36, B37, B40, B41,
B42
T3-17 Kernreacties
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
81
Kernsplijting
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
82
Kettingsreacties
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
ontsnapt!
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
83
EINDE Verwerkingsopdrachten B49, B50, B51, B53,
C55
T3-18 Kerncentrales
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
84
Kerncentrale
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
85
De atoombom
1. Hoe maak je een atoombom? 2. Wat is het effect
van een atoombom? 3. Hoe werd en wordt de
atoombom gebruikt?
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
86
Ontwerpen van een atoombom
Splijtingsbommen
Fusiebommen
U-bom
H-bom
Pu-bom
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
87
Effecten van de bom
Luchtdrukgolf
Fallout
Straling Infrarood en zichtbaar Rontgen/gammastral
ing Snelle neutronen
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
88
Het gebruik van de bom
Nucleaire testen
Proliferatie
Koude oorlog
Manhattan project
T3-11 Geigerteller
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809
89
EINDE Verwerkingsopdrachten B59, B62, C64, C65,
C66
T3-19 Atoombom
RML Natuurkunde Havo 2e fase
Cursusjaar 0809