## 2.2 Animaties

Opdracht

Bekijk het bovenstaande filmpje over het ontstaan van röntgenstraling.
Je ziet een atoom uit de anode van een röntgenbuis. In het midden zit de kern en in de cirkelbanen (schillen) eromheen de elektronen. Als je het aantal elektronen van het atoom weet, dan weet je ook hoeveel protonen er zijn. Het aantal protonen geeft het atoomnummer van het element in het periodiek systeem.
1. Welk atoom is afgebeeld?
Je ziet een elektron dat van de kathode af komt. Beschrijf wat dat elektron doet aan de hand van de volgende vragen:

2. Uit welke schil wordt een elektron weggeschoten? Waarom juist uit die schil en niet uit een andere?
3. Het elektron wordt vervangen door een ander elektron uit een verdere schil met hogere energie. Wat gebeurt er als het elektron van de verdere schil terugvalt? Leg uit.
Remstraling

Elektronen van de kathode zullen, aangekomen op de anode, niet allemaal gebruikt worden om elektronen uit atomen weg te stoten. Een deel van de aankomende elektronen zal hun energie afstaan door af te remmen in het anodemateriaal. De energie die vrij komt, wordt omgezet in röntgenstraling die ook wel remstraling wordt genoemd.
De volgende animatie laat zien hoe zulke remstraling ontstaat. Bekijk deze animatie.

Beschrijf wat er gebeurt aan de hand van de volgende vragen:
4. Vergelijk de snelheid van het elektron bij binnenkomst met de snelheid bij het verlaten van het atoom. Leg uit hoe hierdoor energie vrijkomt.
5. Beschrijf de baan van het binnenkomende elektron. Leg uit hoe hierdoor energie vrijkomt.
6. Bedenk en beschrijf wat er gebeurt met het elektron als het eenmaal 'stil' staat in de anode.

Hieronder staat een aantal plaatjes van het spectrum van de röntgenbuis. Rechtsonder in een aantal van de plaatjes zie je de formule E = h · ν, het laatste symbool is geen v, maar een griekse letter ν (spreek uit: nu). Sommige natuurkundigen gebruiken de letter ν voor de frequentie van een foton. De energie van het foton kun je dus uitrekenen met behulp van de constante van Planck en de golflengte. Als je het spectrum van een röntgenbuis bestudeert, zal je het een en ander opvallen.

Er ontstaat een grote bult met daarop pieken. De grote bult wordt de witte berg genoemd en geeft de remstraling weer. De pieken zijn de specifieke golflengten voor een bepaald anodemateriaal.
7. Leg uit waardoor de witte berg een 'continu' deel van het spectrum is.
Afhankelijk van de toepassing zal juist de witte berg of de specifieke piek uit het spectrum gefilterd worden. Dit heeft te maken met de veiligheid van degene die de bestraling ondergaat. Als het bijvoorbeeld om het fotograferen van een beenbreuk gaat, zorgt men ervoor dat de golflengten die de huid en spieren kunnen aantasten uit de röntgenbundel gefilterd zijn. Men streeft naar een zo laag mogelijke 'stralingsbelasting'.

8. Geef in woorden weer wat je ziet op de plaatjes van het röntgenspectrum.
9. Bereken de golflengtes van de fotonen die bij de twee pieken horen. Gebruik hierbij de formule uit hoofdstuk 1 voor de relatie tussen de frequentie en golflengte van een foton, of zoek deze op in Binas. Controleer vervolgens in Binas of de gevonden golflengtes inderdaad binnen het röntgengebied vallen.

Afbeeldingengalerij