Vraag 14

Met opgeheven hoofd je examens in

Oefen de examens van de afgelopen 8 jaar, met uitleg van docenten bij elke vraag
Extra uitleg en oefenen bij elk onderwerp uit je examen
Loop je vast? Ainstein, je AI-tutor, kijkt met je mee en helpt je verder

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$\beta^{-}-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$\beta^{-}-stralers. Meitner was vooral geïnteresseerd in twee specifieke$\beta^{-}-stralers. Omdat Meitner nog niet in staat was om de afzonderlijke isotopen in het preparaat te identificeren, noemde ze deze$\beta^{-}-stralers 'Th-A' en 'Th-B'. Zie figuur 2, de isotoop 'X' is een onbekende$\alpha-straler.

5 punten

Open vraag

Voor haar onderzoek naar$\beta^{-}-deeltjes ontwierp Meitner de zogenaamde magnetische spectrometer. Zie figuur 5.

Het thorium-preparaat is geplaatst bij I in figuur 5. Vervolgens wordt er een vacuüm gecreëerd in de spectrometer. De$\beta^{-}-straling komt door een spleet (II in figuur 5) met hoge snelheid een halfronde ruimte in. Onder invloed van een sterk homogeen magnetisch veld voeren de$\beta-deeltjes een eenparige cirkelbeweging uit, waarna ze bij III op een fotogevoelige plaat terechtkomen. Op de plaats waar de$\beta^{-}-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.

Met haar magnetische spectrometer deed Meitner onderzoek aan de twee$\beta^{-}-stralers Th-A en Th-B. In figuur 6 is het meetresultaat van haar onderzoek, de fotogevoelige plaat, weergegeven. De linkerkant van de plaat bevond zich in de opstelling het dichtst bij de spleet (II in figuur 5).

Voor de straal van de cirkelbaan die een bètadeeltje aflegt in de spectrometer geldt:

r=\frac{p}{B q}\left(1\right)

Hierin is:

•$rde straal van de cirkelbaan

•pde impuls van het$\beta-deeltje

•$Bde sterkte van het magnetisch veld in de spectrometer

•$qde lading van het$\beta-deeltje

Voer de volgende opdrachten uit:

•Leid formule\left(1\right)af met behulp van formules uit het informatieboek.

•Leg met behulp van formule\left(1\right)en figuur 6 uit welke$\beta^{-}-straler, Th-A of Th-B, de meest energierijke$\beta^{-}-deeltjes produceert.

Beoordeling

voorbeeld van een antwoord:

•Onder invloed van de Lorentzkracht voeren de bètadeeltjes een cirkelbeweging uit. De Lorentzkracht levert de middelpuntzoekende kracht, waardoor geldt:$F_{\mathrm{L}}=F_{\mathrm{mpz}}, dus$B q v=\frac{m v^{2}}{r}. Hieruit volgt$r=\frac{m v}{B q}. Toepassen van$p=m vlevert$r=\frac{p}{B q}.

•Omdat$Ben$qconstant zijn zullen deeltjes met meer energie, en dus met meer impuls, een grotere cirkelbaan beschrijven, en meer naar rechts op de fotogevoelige plaat terecht komen. Th-B heeft een grotere straal dan Th-A en levert dus de meest energierijke bètadeeltjes.

➤ Indien correct 1 punt:

Oefen vraag

Bijbehorende onderwerpen

Examenroute

Alle onderwerpen die je voor je examen moet kennen op een rijtje gezet.

Bekijk examenroute

Op deze pagina behandelen we vraag 14 van het centraal examen natuurkunde vwo 2024 – tijdvak 2. Deze vraag is onderdeel van Lise Meitner, en is 5 punten waard.

Je kunt hier zelf het antwoord invullen en vervolgens direct de uitwerking en uitleg bekijken.

Daarnaast kun je:

Oude antwoorden terugzien
Extra uitleg vragen aan onze AI-hulp via de knop "Stel je vraag"
Klikken op de bijbehorende onderwerpen uit de examenroute om verdieping te vinden

De onderwerpen bij deze vraag zijn:

Fmpz en gravitatie-energie
Algemene vaardigheden
Lorentzkracht