Eduqaleeromgeving
5 havoLeeromgeving Natuurkunde · 5 havo H10 Medische beeldvorming
0%
Leeromgeving›Natuurkunde›5 havo›H10 Medische beeldvorming›10.1a
Hoofdstuk 10 · Les 1 van 6

Elektromagnetische straling en fotonen

Op een infraroodfoto zie je de warme halsslagaders oplichten. Een röntgenfoto laat je botten zien. Beide gebruiken elektromagnetische straling, maar met een heel andere energie.

25 min

Na deze les kun je

  • de soorten elektromagnetische straling in volgorde noemen
  • rekenen met c = f · λ
  • de energie van een foton berekenen en omrekenen naar eV

Dit weet je al

Golven en v = f · λ (hoofdstuk 9); ioniserende straling (4 havo, hoofdstuk 5).

Het elektromagnetisch spectrum

Het elektromagnetisch spectrum. Van links naar rechts nemen de frequentie en de fotonenergie toe en wordt de golflengte kleiner. Zichtbaar licht is maar een klein stukje.
Het elektromagnetisch spectrum. Van links naar rechts nemen de frequentie en de fotonenergie toe en wordt de golflengte kleiner. Zichtbaar licht is maar een klein stukje.
  • Alle elektromagnetische straling gaat in vacuüm met de lichtsnelheid c=3,00⋅108c = 3{,}00 \cdot 10^8 m/s.
  • Een overzicht met golflengtes en frequenties staat in Binas 19B.
  • Valt straling op weefsel, dan wordt een deel teruggekaatst, een deel geabsorbeerd en de rest doorgelaten.
c=f⋅λ\displaystyle c = f \cdot \lambdaBinascc: lichtsnelheid (m/s), ff: frequentie (Hz), λ\lambda: golflengte (m). Binas 35E2.

Fotonen

Straling gedraagt zich ook als een stroom deeltjes zonder massa: fotonen. De energie van een foton is recht evenredig met de frequentie.

Ef=h⋅f\displaystyle E_f = h \cdot fBinasEfE_f: fotonenergie (J), hh: constante van Planck 6,626⋅10−346{,}626 \cdot 10^{-34} J s (Binas 7A), ff: frequentie (Hz). Binas 35E2.

Fotonenergieën in joule zijn erg klein. Daarom gebruik je vaak de elektronvolt: 1 eV=1,602⋅10−191\ \text{eV} = 1{,}602 \cdot 10^{-19} J (Binas 5).

Uv en infrarood

  • Uv: hoge fotonenergie, ioniserend. De huid maakt pigment en vitamine D aan, maar te veel uv geeft verbranding en op lange termijn kans op huidkanker. Glas houdt uv tegen; wolken niet.
  • Infrarood (warmtestraling): lage fotonenergie. Een warmer voorwerp zendt meer infrarood uit. Toepassingen: warmtebeelden en warmtetherapie.
  • Röntgen- en gammastraling zijn het gevaarlijkst, door hun grote ioniserend vermogen.
✎Voorbeeld 1: golflengte van microgolven

Een magnetron werkt met microgolven van 2,45 · 10⁹ Hz. Bereken de golflengte.

λ=cf=3,00⋅1082,45⋅109=0,122 m\begin{aligned} \lambda &= \frac{c}{f} \\ &= \frac{3{,}00 \cdot 10^8}{2{,}45 \cdot 10^9} \\ &= 0{,}122\ \text{m} \end{aligned}
✎Voorbeeld 2: energie van een uv-foton

Bereken de energie van een uv-foton met een frequentie van 6,0 · 10¹⁶ Hz, in J en in eV.

Ef=h⋅f=6,63⋅10−34×6,0⋅1016=3,98⋅10−17 J\begin{aligned} E_f &= h \cdot f \\ &= 6{,}63 \cdot 10^{-34} \times 6{,}0 \cdot 10^{16} \\ &= 3{,}98 \cdot 10^{-17}\ \text{J} \end{aligned}
Ef=3,98⋅10−171,602⋅10−19=2,5⋅102 eV\begin{aligned} E_f &= \frac{3{,}98 \cdot 10^{-17}}{1{,}602 \cdot 10^{-19}} \\ &= 2{,}5 \cdot 10^2\ \text{eV} \end{aligned}
!nm en pm

Golflengtes staan vaak in nm (10−910^{-9} m) of pm (10−1210^{-12} m). Reken eerst om naar meter voordat je invult.

Even controleren

Snap je het?

Bereken de frequentie van groen licht met een golflengte van 530 nm.

Welke fotonen hebben meer energie: infrarood of uv?

↗Hoe hangt dit samen?

In paragraaf 10.2 zie je hoe straling in weefsel wordt geabsorbeerd.

Klaar met deze les? Zet hem op gelezen; je voortgang staat rechtsboven.