Vraag 13Lise Meitner
Uitwerkbijlage
Print de uitwerkbijlageDeze vraag beantwoord je op de uitwerkbijlage. Print hem en vul hem in, of neem de figuur over op papier. Stuur daarna een foto van wat je hebt ingevuld.
Schreef je op papier? Maak een foto van de ingevulde uitwerkbijlage. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Bekijk in figuur 5 welke kant het deeltje in punt P op beweegt.
- Bepaal welke lading het bètadeeltje heeft, want die bepaalt de richting van de kracht.
- Gebruik een richtingsregel voor een bewegende lading in een magnetisch veld.
- Leg daarna met de baan en de richting van de kracht uit welke kant het veld op moet.
Hier verliezen leerlingen punten
- Bij de richtingsregel wordt vaak vergeten dat de lading de richting van de kracht kan omkeren.
- Zet de pijl precies in punt P, want een pijl op een andere plek levert geen punt op.
- Zonder toelichting bij de richting van het magnetisch veld verlies je punten, ook als je richting klopt.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
figuur 1 Lise Meitner (1878-1968, zie figuur 1) werd in totaal 48 maal genomineerd voor een Nobelprijs, maar kreeg de prijs nooit. Rond 1910 deed Meitner onderzoek naar de eigenschappen van β − -straling. Ze gebruikte hierbij preparaten met thorium. Het bestaan van isotopen was in die tijd nog niet bekend. Nu weten we dat het preparaat niet alleen het instabiele Thorium-232 bevatte, maar ook alle vervalproducten van Thorium-232 (ook wel de vervalreeks genoemd). Deze vervalreeks eindigt bij het stabiele isotoop Pb-208 . In de vervalreeks van Th-232 zitten meerdere β − -stralers. Meitner was vooral geïnteresseerd in twee specifieke β − -stralers. Omdat Meitner nog niet in staat was om de afzonderlijke isotopen in het preparaat te identificeren, noemde ze deze β − -stralers ‘ Th-A ’ en ‘ Th-B ’. Zie figuur 2, de isotoop ’ X ’ is een onbekende α -straler. figuur 2 Wat Meitner ‘ Thorium A ’ noemde blijkt een isotoop van lood te zijn.
Een aantal van de gebruikte thorium-preparaten wordt nog steeds bewaard in het Max Planck Instituut in Berlijn. De activiteit van de twee β − -stralers, die beide een halveringstijd hebben van minder dan één dag, is in meer dan 100 jaar nauwelijks afgenomen.
Elk van de isotopen in de vervalreeks zendt gammafotonen uit met specifieke energieën. Daardoor straalt een Th-232 -preparaat een herkenbaar spectrum van gamma-energieën uit. Figuur 3 geeft meetwaarden weer van een Th-232 -preparaat. figuur 3 Meitner gebruikte ijzeren plaatjes (dikte 2,5 mm ) om haar meetinstrumenten van te maken. Dit materiaal houdt slechts een klein gedeelte van de gammafotonen van het preparaat tegen. In figuur 4 is voor ijzer de relatie weergegeven tussen de energie van de gammastraling en de halveringsdikte. figuur 4
Voor haar onderzoek naar β − -deeltjes ontwierp Meitner de zogenaamde magnetische spectrometer. Zie figuur 5. figuur 5 Het thorium-preparaat is geplaatst bij I in figuur 5. Vervolgens wordt er een vacuüm gecreëerd in de spectrometer. De β − -straling komt door een spleet ( II in figuur 5) met hoge snelheid een halfronde ruimte in. Onder invloed van een sterk homogeen magnetisch veld voeren de β - -deeltjes een eenparige cirkelbeweging uit, waarna ze bij III op een fotogevoelige plaat terechtkomen. Op de plaats waar de β − -deeltjes het fotogevoelige materiaal treffen, vindt een verkleuring plaats. De verkleuring is een maat voor het aantal deeltjes dat op die locatie de plaat heeft getroffen. Figuur 5 staat vereenvoudigd op de uitwerkbijlage.
Voer de volgende opdrachten uit op de uitwerkbijlage: − Geef met een pijl de richting aan van de Lorentzkracht die in punt P op het β − -deeltje werkt. − Geef de richting aan van het magnetisch veld in de spectrometer. Licht je keuze toe.