## 1.2 Straling

Elektromagnetische straling

Veel medische apparaten gebruiken elektromagnetische straling om een beeld te maken. Voorbeelden van deze straling zijn radiogolven, radargolven, infrarode straling, licht, ultraviolette straling, röntgenstraling en gammastraling. Al deze golven planten zich voort met de lichtsnelheid (in het luchtledige bijna 300 000 km/s). De verschillende vormen van elektromagnetische straling onderscheiden zich van elkaar door hun golflengte.

Het plaatje geeft een overzicht van de elektromagnetische golven. De golflengte van röntgenstraling is bijvoorbeeld tussen de 0,1 en 10 nanometer, veel korter dan die van zichtbaar licht. Een nanometer is 10-9 meter, ofwel een miljoenste millimeter.
Verband tussen golflengte en frequentie
Als je goed naar de afbeelding kijkt, zie je dat de frequentie lager wordt naarmate de golflengte groter wordt. Het verband tussen de golflengte en de frequentie van een golfverschijnsel wordt gegeven door de volgende formule:

λ = c/f

In de formule is c de voortplantingssnelheid (in m/s); λ is de golflengte (in m) en f is de frequentie (in Hz).
Men stelt zich elektromagnetische golven voor als twee loodrecht op elkaar staande golven, de elektrische en de magnetische component. Hun snijlijn geeft de voortplantingsrichting van de golf (zie de figuur hieronder).

Door elektromagnetische straling wordt energie vanuit een bron naar de omgeving overgedragen; hoe hoger de frequentie, des te groter de energie die wordt overgebracht. In het begin van de 20e eeuw bleek uit heel nauwkeurig onderzoek van elektromagnetische golven dat deze golven bestaan uit heel kleine golfdeeltjes die we fotonen noemen. Een foton vertegenwoordigt het kleinst mogelijke brokje (licht)energie van een elektromagnetische golf. De energie van een dergelijk brokje, de fotonenergie, hangt af van de frequentie: hoe groter de frequentie, des te groter de energie. De energie van een foton kun je berekenen met de volgende formule:

E = h · f
In de formule is E de energie van het foton in Joule (J), f is de frequentie in hertz (Hz) en h is de constante van Planck: h = 6,62607.10-34J · s
Fotonen kunnen reageren met geladen deeltjes, zoals de elektronen in een atoom. Op die manier kunnen fotonen van het zichtbare licht chemische reacties veroorzaken (denk aan de fotosynthese bij groene planten, aan zintuigcellen in het oog en aan de werking van fotofilm).
De frequentie van röntgenstraling is zeer hoog. De energie van röntgenfotonen is dus ook veel groter dan die van lichtfotonen. Fotonen van röntgenstraling kunnen daardoor moleculen in ons lichaam beschadigen, wat uiteraard gevaarlijk is voor de gezondheid. Dit bespreken we verder in het hoofdstuk over röntgenstraling.

Waar/Niet waar-vraag

Opdracht

Schrijf de antwoorden in je schrift.

1. Zoek in Binas de tabellen op waar natuurconstanten, grootheden en eenheden in staan.
2. Zoek de waarden en eenheden van de volgende grootheden op:

a. lichtsnelheid (c)
b. constante van Planck (h)
c. elementair ladingsgetal (e)
d. elektronvolt (eV)

3. Reken de energie om: 3 (J) = .... (eV)
4. Bereken de fotonenergie (J en eV) van een röntgenfoto die gebruikt maakt van fotonen met een golflengte van 5,00 nm.
5. Zoek in Binas de tabellen voor het elektromagnetische spectrum op.