Natuurkunde H10 sv – Medische beeldvorming:
> straling: Par 10.1:
-> Straling kun je vaak niet zien, wel kun je de effecten merken
-> Straling verschilt in doordringend vermogen en de intensiteit neemt af wanneer je verder van de
bron afkomt
-> deze eigenschappen kun je gebruiken om in iemands lichaam te kijken
> Em-spectrum:
-> veel straling hoort tot t elektromagnetische spectrum
-> De straling staat daarin gerangschikt op energie en frequentie
-> je kunt onderscheid maken tussen 7 stralingscategorieën: radiogolven; microgolven; infrarood
(ir); zichtbaar licht; ultraviolet (uv); röntgenstraling; gammastraling
-> Binas 19B
-> stralingen die uit golven bestaan, is stroming van deeltjes: fotonen
-> een foton is een pakketje stralingsenergie zonder massa
-> een golf bestaat uit grote hoeveelheden pakketjes die achter elkaar aan bewegen
-> De energie van t foton en de dichtheid van t weefsel bepalen hoever de straling door kan dringen
-> energie en frequentie zin recht evenredig met elkaar
=> Ef = h · f (energie van een foton in J = de constante van Planck in J · s · frequentie in Hz)
> Zichtbaar licht:
-> zichtbaar licht neemt maar een heel klein stukje van t em-spectrum in
-> zon straalt wit licht uit -> wit licht bestaat uit verschillende kleuren
-> je oog maakt melatonine aan als t donker is en je wilt gaan slapen
-> blauw licht is een felle lichtbron met veel energie
-> tandarts kijkt door oranje plastic naar blauw licht om zn ogen te beschermen
> uv en ir:
-> ultraviolet of uv-straling heeft een hogere energie dan infrarood of ir-straling
-> uv-straling is de straling die doordringt in je huid en ervoor zorgt dat de huid pigment en vitamine D
aanmaakt.
-> de energie is voldoende groot om reacties met t DNA in je lichaam te veroorzaken, zodat de
eiwitsynthese verandert
-> t is ook geschikt om voedsel mee te steriliseren: ziekmakende micro-organismen maak je ermee kapot
-> met ir-straling kun je lichamelijke en emotionele conditie vaststellen. Je voelt t als warmte.
> Uitersten:
-> t begin van t spectrum bevat radiogolven
-> veel van ons communicatieverkeer gaat via radiogolven
-> radiogolven hebben een lage energie en frequentie
-> je merkt er niets van en t is niet gevaarlijk
-> microgolven staan meestal als aparte categorie genoemd, vanwege de toepassing in magnetron en radar
-> de energie en frequentie is hoger dan van radiogolven
-> röntgenstraling ontstaat in een röntgenbuis en wordt toegepast in de röntgenapparatuur in t ziekenhuis
-> t is gevaarlijk vanwege de hoge energie
-> de zachte delen van t lichaam (met lage dichtheid) laten de straling grotendeels door, terwijl zwaarder
weefsel de straling meer absorberen
-> t heeft een grote ioniserende werking en is daarom niet gezond
-> drm loodschort voor delen van je lichaam die niet op de röntgenfoto hoeven
-> je kunt er ook kristalstructuren mee onderzoeken
-> Gammastraling is afkomstig uit de kosmos en radioactieve kernen
-> t heeft de hoogste frequentie en energie en is drm ook t gevaarlijkst
-> t dringt nog verder door en heeft een groter ioniserend vermogen dan röntgenstraling
, > Licht als golf en deeltje: Par 10.2:
-> licht gedraagt zich als een elektromagnetische golf
-> wnr je een ‘gewone’ golf hebt, zoals water of een snaar, heb je bergen en dalen
-> wnr je een 2e golf bv de andere kant op laat lopen, komen de golven elkaar tegen
-> je krijgt dan een patroon van door elkaar heen lopende golven
-> daar waar bv t water door de ene golf omhooggaat en door de andere golf ook
omhooggaat, krijg je een extra grote amplitude
-> daar waar de ene golf een berg en de andere een dal heeft, krijg je uitdoving, dit is interfereren
-> er ontstaat een nieuwe golfpatroon: het interferentiepatroon
-> dit verschijnsel is uniek voor golven
-> om te bewijzen dat licht een golf is: het dubbelspleetexperiment: iedere spleet is dan weer een lichtbron
-> er bleek een interferentiepatroon te ontstaan
-> licht een golf of bestaat t uit deeltjes?: proef: de elektroscoop en de
beweegbare metalen blaadjes onderin (die stoten elkaar af) zijn negatief geladen
-> als je er met uv-licht opscheen, haalde de elektronen uit t zinkplaatje
-> dit noem je t foto-elektrisch effect of foto-emissie en laat zien dat licht uit stroom deeltjes bestaat
-> licht heeft een golfkarakter en een deeltjeskarakter. T maakt uit wel soort licht je gebruikt
> Golflengte:
-> in Binas 19B zie je voor t hele em-spectrum de golflengte (λ) bij de verschillende soorten straling
-> licht plant zich in vacuüm voor met de lichtsnelheid ( c ): 2,99… · 108 m/s
-> alle elektromagnetische golven planten zich met deze snelheid voort
-> elektromagnetische straling heeft een golfkarakter
=> c = f · λ (m/s = Hz · m)
> Absorptie:
-> hoe groter de energie van de fotonen, hoe groter t doordringend vermogen v.d. fotonen bij de ontvanger
-> Je botten absorberen röntgenstraling bijna geheel en de organen vrijwel niet
-> de absorptie van straling wordt bepaald door:
De fotonenergie
De dichtheid van t materiaal
De dikte van t materiaal
-> röntgenfotonen hebben zo’n grote energie dat ze niet zo snel met een elektron reageren
-> t ioniserend vermogen is dus laag en t doordringend vermogen groot
-> de kans op ionisatie is t grootst bij een stof met een hoge dichtheid. De kans is dan groter om een
elektron tegen te komen waar t foton mee kan reageren
-> uv-straling dringt niet zo ver door, maar kan wel bindingen in moleculen kapotmaken
-> wnr dat in je huid gebeurd, kunnen er reacties op gang komen waarbij schadelijke stoffen ontstaan of je
DNA beschadigt
> Doordringend vermogen: Par 10.3:
-> Je bedekt delen die niet bestraald mogen worden met lood
-> Röntgenstraling die op zacht weefsel (dat bestaat voor een groot deel uit water) valt, is na ongv 4,0 cm de
helft van de intensiteit kwijt
-> je zegt dan dat de halveringsdikte 4,0 cm is: iedere 4,0 cm weefsel halveert de intensiteit vd straling
-> t hangt af van t soort materiaal en de fotonenergie
-> een doorlaatkromme laat de halveringsdiktes zien
-> lood absorbeert veel straling: de halveringsdikte is in mm, t is een stof met grote dichtheid, veel deeltjes in
de kern -> er is dan meer interactie van de straling met de zwarte atoomkern mogelijk
-> Binas 28F halveringsdikte van materialen
-> fotonen met meer energie worden moeilijker geabsorbeerd en hebben een grotere halveringsdikte
-> intensiteit van doorgelaten em-straling:
=> I = I0 · ( 1 )n ( )
2
-> voor t aantal halveringsdiktes n geldt de formule:
=> n = ( )
> straling: Par 10.1:
-> Straling kun je vaak niet zien, wel kun je de effecten merken
-> Straling verschilt in doordringend vermogen en de intensiteit neemt af wanneer je verder van de
bron afkomt
-> deze eigenschappen kun je gebruiken om in iemands lichaam te kijken
> Em-spectrum:
-> veel straling hoort tot t elektromagnetische spectrum
-> De straling staat daarin gerangschikt op energie en frequentie
-> je kunt onderscheid maken tussen 7 stralingscategorieën: radiogolven; microgolven; infrarood
(ir); zichtbaar licht; ultraviolet (uv); röntgenstraling; gammastraling
-> Binas 19B
-> stralingen die uit golven bestaan, is stroming van deeltjes: fotonen
-> een foton is een pakketje stralingsenergie zonder massa
-> een golf bestaat uit grote hoeveelheden pakketjes die achter elkaar aan bewegen
-> De energie van t foton en de dichtheid van t weefsel bepalen hoever de straling door kan dringen
-> energie en frequentie zin recht evenredig met elkaar
=> Ef = h · f (energie van een foton in J = de constante van Planck in J · s · frequentie in Hz)
> Zichtbaar licht:
-> zichtbaar licht neemt maar een heel klein stukje van t em-spectrum in
-> zon straalt wit licht uit -> wit licht bestaat uit verschillende kleuren
-> je oog maakt melatonine aan als t donker is en je wilt gaan slapen
-> blauw licht is een felle lichtbron met veel energie
-> tandarts kijkt door oranje plastic naar blauw licht om zn ogen te beschermen
> uv en ir:
-> ultraviolet of uv-straling heeft een hogere energie dan infrarood of ir-straling
-> uv-straling is de straling die doordringt in je huid en ervoor zorgt dat de huid pigment en vitamine D
aanmaakt.
-> de energie is voldoende groot om reacties met t DNA in je lichaam te veroorzaken, zodat de
eiwitsynthese verandert
-> t is ook geschikt om voedsel mee te steriliseren: ziekmakende micro-organismen maak je ermee kapot
-> met ir-straling kun je lichamelijke en emotionele conditie vaststellen. Je voelt t als warmte.
> Uitersten:
-> t begin van t spectrum bevat radiogolven
-> veel van ons communicatieverkeer gaat via radiogolven
-> radiogolven hebben een lage energie en frequentie
-> je merkt er niets van en t is niet gevaarlijk
-> microgolven staan meestal als aparte categorie genoemd, vanwege de toepassing in magnetron en radar
-> de energie en frequentie is hoger dan van radiogolven
-> röntgenstraling ontstaat in een röntgenbuis en wordt toegepast in de röntgenapparatuur in t ziekenhuis
-> t is gevaarlijk vanwege de hoge energie
-> de zachte delen van t lichaam (met lage dichtheid) laten de straling grotendeels door, terwijl zwaarder
weefsel de straling meer absorberen
-> t heeft een grote ioniserende werking en is daarom niet gezond
-> drm loodschort voor delen van je lichaam die niet op de röntgenfoto hoeven
-> je kunt er ook kristalstructuren mee onderzoeken
-> Gammastraling is afkomstig uit de kosmos en radioactieve kernen
-> t heeft de hoogste frequentie en energie en is drm ook t gevaarlijkst
-> t dringt nog verder door en heeft een groter ioniserend vermogen dan röntgenstraling
, > Licht als golf en deeltje: Par 10.2:
-> licht gedraagt zich als een elektromagnetische golf
-> wnr je een ‘gewone’ golf hebt, zoals water of een snaar, heb je bergen en dalen
-> wnr je een 2e golf bv de andere kant op laat lopen, komen de golven elkaar tegen
-> je krijgt dan een patroon van door elkaar heen lopende golven
-> daar waar bv t water door de ene golf omhooggaat en door de andere golf ook
omhooggaat, krijg je een extra grote amplitude
-> daar waar de ene golf een berg en de andere een dal heeft, krijg je uitdoving, dit is interfereren
-> er ontstaat een nieuwe golfpatroon: het interferentiepatroon
-> dit verschijnsel is uniek voor golven
-> om te bewijzen dat licht een golf is: het dubbelspleetexperiment: iedere spleet is dan weer een lichtbron
-> er bleek een interferentiepatroon te ontstaan
-> licht een golf of bestaat t uit deeltjes?: proef: de elektroscoop en de
beweegbare metalen blaadjes onderin (die stoten elkaar af) zijn negatief geladen
-> als je er met uv-licht opscheen, haalde de elektronen uit t zinkplaatje
-> dit noem je t foto-elektrisch effect of foto-emissie en laat zien dat licht uit stroom deeltjes bestaat
-> licht heeft een golfkarakter en een deeltjeskarakter. T maakt uit wel soort licht je gebruikt
> Golflengte:
-> in Binas 19B zie je voor t hele em-spectrum de golflengte (λ) bij de verschillende soorten straling
-> licht plant zich in vacuüm voor met de lichtsnelheid ( c ): 2,99… · 108 m/s
-> alle elektromagnetische golven planten zich met deze snelheid voort
-> elektromagnetische straling heeft een golfkarakter
=> c = f · λ (m/s = Hz · m)
> Absorptie:
-> hoe groter de energie van de fotonen, hoe groter t doordringend vermogen v.d. fotonen bij de ontvanger
-> Je botten absorberen röntgenstraling bijna geheel en de organen vrijwel niet
-> de absorptie van straling wordt bepaald door:
De fotonenergie
De dichtheid van t materiaal
De dikte van t materiaal
-> röntgenfotonen hebben zo’n grote energie dat ze niet zo snel met een elektron reageren
-> t ioniserend vermogen is dus laag en t doordringend vermogen groot
-> de kans op ionisatie is t grootst bij een stof met een hoge dichtheid. De kans is dan groter om een
elektron tegen te komen waar t foton mee kan reageren
-> uv-straling dringt niet zo ver door, maar kan wel bindingen in moleculen kapotmaken
-> wnr dat in je huid gebeurd, kunnen er reacties op gang komen waarbij schadelijke stoffen ontstaan of je
DNA beschadigt
> Doordringend vermogen: Par 10.3:
-> Je bedekt delen die niet bestraald mogen worden met lood
-> Röntgenstraling die op zacht weefsel (dat bestaat voor een groot deel uit water) valt, is na ongv 4,0 cm de
helft van de intensiteit kwijt
-> je zegt dan dat de halveringsdikte 4,0 cm is: iedere 4,0 cm weefsel halveert de intensiteit vd straling
-> t hangt af van t soort materiaal en de fotonenergie
-> een doorlaatkromme laat de halveringsdiktes zien
-> lood absorbeert veel straling: de halveringsdikte is in mm, t is een stof met grote dichtheid, veel deeltjes in
de kern -> er is dan meer interactie van de straling met de zwarte atoomkern mogelijk
-> Binas 28F halveringsdikte van materialen
-> fotonen met meer energie worden moeilijker geabsorbeerd en hebben een grotere halveringsdikte
-> intensiteit van doorgelaten em-straling:
=> I = I0 · ( 1 )n ( )
2
-> voor t aantal halveringsdiktes n geldt de formule:
=> n = ( )
