Straling en radioactiviteit (Natuurkunde havo), les 2: Examentraining

• newEditor
• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4,5

Introductie

Examentraining met vier vraagtypen: fotonenergie berekenen, vervalvergelijkingen opstellen, stralingssoorten vergelijken en figuren en grafieken lezen. Acht vragen, een poll en tips.

Geigerteller (foto: TimVickers, publiek domein)

EXAMENSTOF · B2 · STRALING

Examentraining

Straling en radioactiviteit: zo pak je examenvragen aan

Les 2 van 3. Laat leerlingen in tweetallen overleggen bij de open vragen. Image credit: TimVickers / Wikimedia Commons, publiek domein

EXAMENSTOF · B2 · STRALING

Wat ga je kunnen?

Ik kan fotonenergie berekenen, vervalvergelijkingen opstellen en stralingssoorten vergelijken.

EXAMENSTOF · B2 · STRALING

Zo pak je een examenvraag aan

• 1. Noteer: wat is gegeven en wat gevraagd, met eenheden.

• 2. Kies: de formule uit je informatieboek (E = h·f, c = f·λ, A = N + Z).

• 3. Reken: zet om naar SI-eenheden (nm naar m, eV naar J) en vul in.

• 4. Controleer: juiste eenheid en aantal significante cijfers.

EXAMENSTOF · B2 · STRALING

Vraagtype 1: fotonenergie berekenen

• E = h·f en c = f·λ staan in je informatieboek; h = 6,626·10⁻³⁴ J·s.

• Van J naar eV deel je door 1,602·10⁻¹⁹; van eV naar J vermenigvuldig je ermee.

• Zet nm eerst om: 1 nm = 10⁻⁹ m.

• Geef het antwoord met evenveel significante cijfers als het gegeven.

Een röntgenfoton heeft f = 3,0·10¹⁸ Hz. Bereken de fotonenergie in eV.

A

2,0·10⁻¹⁵ eV

B

1,2·10⁴ eV

C

0,48 eV

D

1,2·10⁻⁴ eV

E = h·f = 6,626·10⁻³⁴ · 3,0·10¹⁸ = 1,99·10⁻¹⁵ J. In eV: 1,99·10⁻¹⁵ / 1,602·10⁻¹⁹ = 1,24·10⁴ eV, afgerond op 2 cijfers 1,2·10⁴ eV. Verwachte fouten: het antwoord in J als eV geven, of met 1,602·10⁻¹⁹ vermenigvuldigen. Syllabus B2.1, B2.2.

Een UV-foton heeft in vacuüm een golflengte van 3,0·10² nm. Bereken f.

A

1,0·10¹⁵ Hz

B

1,0·10⁶ Hz

C

1,0·10¹⁷ Hz

D

9,0·10¹ Hz

λ = 3,0·10² nm = 3,0·10⁻⁷ m. f = c/λ = 2,998·10⁸ / 3,0·10⁻⁷ = 1,0·10¹⁵ Hz. Verwachte fouten: nm niet omzetten (1,0·10⁶ Hz), verkeerd omzetten, of c·λ rekenen. Syllabus B2.1: c = f·λ.

EXAMENSTOF · B2 · STRALING

Vraagtype 2: vervalvergelijking opstellen

• A en Z links zijn samen gelijk aan A en Z rechts.

• α: A daalt met 4, Z met 2. β⁻: A gelijk, Z + 1.

• Zoek bij de nieuwe Z het element op in de isotopentabel.

• Controleer: A en Z kloppen links en rechts.

Am-241 (Z = 95) zendt α-straling uit. Welke kern ontstaat?

A

Np-241 (Z = 93)

B

Cm-241 (Z = 96)

C

Np-237 (Z = 93)

D

Pu-241 (Z = 94)

A = 241 - 4 = 237, Z = 95 - 2 = 93, dat is Np. Verwachte fout: A laten staan (Np-241) of de β-regel gebruiken (Pu-241 of Cm-241 hebben Z + 1 of Z - 1 en A gelijk). Syllabus B2.2.

Sr-90 (Z = 38) zendt β-straling uit. Welke kern ontstaat?

A

Rb-90 (Z = 37)

B

Y-90 (Z = 39)

C

Zr-90 (Z = 40)

D

Sr-86 (Z = 38)

β⁻: een neutron wordt een proton, A = 90, Z = 38 + 1 = 39, dat is Y. Verwachte fouten: Z laten dalen (Rb), Z met 2 laten stijgen (Zr) of de α-regel op A toepassen (Sr-86). Syllabus B2.2.

EXAMENSTOF · B2 · STRALING

Vraagtype 3: stralingssoorten vergelijken

• α: sterk ioniserend, klein doordringend, stopt bij papier.

• β: stopt bij een plaatje aluminium.

• γ: zwak ioniserend, groot doordringend, dik lood nodig.

• Redeneer met de context: waar zit de bron, wat moet de straling doen?

Een arts kiest een tracer voor een gammacamera. Waarom γ-straling?

A

Ze ioniseert het sterkst in het weefsel

B

Ze wordt door de huid volledig gestopt

C

Ze is niet schadelijk voor het lichaam

D

Ze verlaat het lichaam en is buiten te meten

γ-straling heeft een groot doordringend vermogen en komt het lichaam uit; α zou in het weefsel blijven. Verwachte fout: het sterkste ioniserend vermogen kiezen als reden. Syllabus B2.2: nucleaire diagnostiek.

Een bron zendt α, β en γ uit. Welke straling blijft over na een aluminiumplaatje?

A

Vooral α-straling

B

α- en β-straling

C

Geen enkele straling

D

Vooral γ-straling

α stopt al bij papier en β in het aluminium; γ gaat er grotendeels doorheen. Verwachte fout: denken dat γ ook wordt gestopt. Syllabus B2.2: doordringend vermogen.

EXAMENSTOF · B2 · STRALING

Vraagtype 4: figuren en grafieken lezen

• Lees eerst de assen: grootheid en eenheid, en de schaal van de hokjes.

• Het spectrum loopt van links (lage f) naar rechts (hoge f).

• Lees een waarde af op de lijn, niet op de as ernaast.

• Een rechte lijn door de oorsprong betekent evenredig: E = h·f.

Welke straling staat bij het vraagteken?

A

Ultraviolet

B

Infrarood

C

Röntgenstraling

D

Radiogolven

Van links naar rechts neemt f toe: radiogolven, microgolven, infrarood, zichtbaar licht. Het vraagteken staat tussen microgolven en zichtbaar licht. Verwachte fout: de richting van de pijl verkeerd lezen. Syllabus B2.1. Image credit: LessonUp, eigen figuur

Bepaal met de grafiek de energie van een foton met f = 6,0·10¹⁴ Hz.

A

6,0·10⁻¹⁹ J

B

2,5·10⁻¹⁹ J

C

4,0·10⁻¹⁹ J

D

4,0·10⁻²⁰ J

Bij 6 op de horizontale as hoort op de lijn 4,0 op de verticale as (10⁻¹⁹ J). Controle: E = 6,626·10⁻³⁴ · 6,0·10¹⁴ = 3,98·10⁻¹⁹ J. Verwachte fouten: het getal van de x-as overnemen, of de macht verkeerd lezen. Syllabus B2.1: E = h·f, A12 grafieken aflezen. Image credit: LessonUp, eigen figuur

Welk vraagtype vind jij het lastigst?

1

Fotonenergie berekenen

2

Vervalvergelijking opstellen

3

Stralingssoorten vergelijken

4

Figuren en grafieken lezen

Kies na de uitslag een vraagtype om klassikaal door te nemen.

EXAMENSTOF · B2 · STRALING

Tips voor op het examen

• Zet bij elke berekening eerst alle gegevens in SI-eenheden.

• Bij een vervalvergelijking: controleer A en Z links en rechts.

• Zoek h, c, 1 eV en de isotopentabel op in je informatieboek.

• Redeneer bij straling met ioniserend en doordringend vermogen: het een gaat tegen het ander in.