Examenopgave havo, natuurkunde, voorbeeldexamen 2015, opgave 3: Röntgenstraling
In 1901 ontving Wilhelm Röntgen de allereerste Nobelprijs voor natuurkunde ‘ter erkenning van de buitengewone diensten die hij heeft geleverd door de ontdekking van de opmerkelijke straling’. Röntgen deed rond 1895 veel onderzoek aan de elektronenbuis. In een elektronenbuis botst een bundel elektronen op een stuk metaal. Ondanks de kartonnen afscherming van de buis zag Röntgen een scherm oplichten dat in de buurt van de elektronenbuis stond. Bij een herhaling van de proef trad opnieuw het lichtverschijnsel op. Vanaf dat moment onderzocht Röntgen systematisch de eigenschappen van deze nieuwe straling, die hij X-straling noemde, naar de onbekende variabele in de wiskunde. Tegenwoordig wordt X-straling ook Röntgenstraling genoemd.
Vraag a. Is X-straling voor onze ogen zichtbaar? Kies het juiste antwoord.
a) Ja, de golflengte van X-straling is groter dan 750 nm.
b) Ja, de golflengte van X-straling is kleiner dan 350 nm.
c) Nee, de golflengte van X-straling is groter dan 750 nm.
d) Nee, de golflengte van X-straling is kleiner dan 350 nm.
D
Vraag b. Is de frequentie van X-straling groter of kleiner dan die van het zichtbare licht? Kies het juiste antwoord.
a) Groter, de energie van het X-foton is groter.
b) Kleiner, de energie van het X-foton is groter.
c) Groter, de energie van het X-foton is kleiner.
d) Kleiner, de energie van het X-foton is kleiner.
A
Röntgen kreeg tijdens zijn onderzoek met de elektronenbuis soms last van een rode huid. Hij dacht dat dit veroorzaakt zou kunnen worden door de X-straling.
Vraag c. Zou de veronderstelling van Röntgen kunnen kloppen? Kies het juiste antwoord.
a) Ja, X-straling is ioniserende straling.
b) Ja, X-straling is radioactieve straling.
c) Nee, X-straling is ioniserende straling.
d) Nee, X-straling is radioactieve straling.
A
Halverwege de vorige eeuw stonden in schoenenwinkels apparaten die gebruikmaakten van X-straling waarmee je kon zien of de schoen die je aan had wel paste. Kinderen konden door hun schoen heen de voetbotjes zien bewegen. Zie figuur 2.
De energie E die een kindervoet van m = 350 g per minuut absorbeerde, was bij deze machine 0,21 Joule. De weegfactor wR voor X-straling is 0,95. Een kind hield gedurende 15 s zijn of haar voet in de machine.
Vraag d. Bereken de equivalente dosis (in Sv) die de voet van het kind in 15 s
ontving.
Voor de equivalente dosis geldt:
$H = w_{R} D \text{ met } D = \frac{E}{m}$
De energie die de voet in 15 s ontving is gelijk aan:
$\frac{0,\!21}{60} \cdot 15 = 5,\!25 \cdot 10^{-2} \text{ J}$
Gegeven is: m = 0,350 kg en wR = 0,95.
Invullen geeft:
$H = 0,\!95 \cdot \frac{5,\!25 \cdot 10^{-2}}{0,\!350} = 0,\!14 \text{ Sv}$
