Cerenkov-straling en de snelheidsgrens in weefsel
Bij deze les hoort de vraag welke schatting over Cerenkov-straling in weefsel het beste past. Het gaat om de snelheid van een deeltje ten opzichte van de lichtsnelheid in weefsel.
In weefsel reist licht met een snelheid van 0,70 c. Watermoleculen reageren op een bewegende lading, en dat effect reist met dezelfde snelheid mee.
Als een geladen deeltje langzamer gaat dan 0,70 c, blijven de reacties van de moleculen netjes bij elkaar. Het netto elektrische veld verandert dan niet, en er ontstaat geen straling. Gaat het deeltje sneller dan 0,70 c, dan loopt het voor op de reacties van de moleculen. Het netto elektrische veld verandert dan wel, en zo ontstaat Cerenkov-straling.
De snelheid bepaalt dus of een deeltje straling geeft. Bij positronen hoort de snelheid bij een kinetische energie. Met Binas vind je de rustenergie van een positron, en daarmee reken je de grens om. Bij 0,70 c hoort een kinetische energie van 0,205 MeV.
Voor figuur 3 betekent dit dat alleen het deel van de oppervlakte rechts van 0,205 MeV telt. Dat deel is de fractie van de positronen die straling geeft. De schatting moet dus gelijk zijn aan of groter zijn dan het percentage rechts van die grens.
Onthoud
Cerenkov-straling ontstaat alleen als een geladen deeltje sneller gaat dan 0,70 c in weefsel.
De grens van 0,70 c hoort bij een kinetische energie van 0,205 MeV voor positronen.
In een verdelingsgrafiek is de oppervlakte een maat voor het aantal deeltjes.
Alleen het oppervlak rechts van de energiegrens telt mee voor de straling.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Welke van de drie schattingen over het percentage positronen met Cerenkov-straling is de beste?
- 1
Cerenkov-straling ontstaat alleen als het positron sneller gaat dan 0,70 c.
Veelgemaakte fouten
Veel leerlingen denken dat elk bewegend geladen deeltje straling geeft. Kijk eerst of het deeltje sneller gaat dan 0,70 c.
Lees de oppervlakte in figuur 3 niet als de hoogte van de grafiek bij één energie. Reken met het deel van de totale oppervlakte rechts van de grens.
Snel checken
Welke snelheid van een geladen deeltje in weefsel is nodig voor Cerenkov-straling?
Een positron heeft een kinetische energie van 0,10 MeV. Geeft dit positron Cerenkov-straling in weefsel?