Big Bang HTL 3, Schulbuch

Energieübertragung durch EM-Wellen 9 Ausgewählte Kapitel der klassischen Physik (III. Jg., 5. Sem.) 87 Die Schwächung der Röntgenstrahlung in Materie durch Absorption und Streuung ist etwa proportional zur 4. Potenz der Ordnungszahl ( Z 4 ). Elemente wie Wasserstoff ( Z = 1), Kohlenstoff (6), Stickstoff (7) oder Sauerstoff (8) schlucken die Strahlung kaum. Knochen und Zähne mit ihrem hohen Anteil an Calcium ( Z = 20) absorbieren Röntgenstrahlen aber sehr gut und erscheinen auf den Bildern daher dunkler. Auch die starke Absorptionsfähigkeit von Blei ( Z = 82) ist auf dessen hohe Ordnungszahl zurückzuführen. Will man Weichteile sichtbar machen, muss man ein Kontrastmittel mit hoher Absorptionsfähigkeit schlucken. Viele Weichteile wie Niere oder Milz werden heute aber schonender mit Ultraschall abgebildet. Unter Computertomographie (CT) versteht man ein rechnergestütztes Verfahren, um dreidimensionale Röntgenbilder zu erzeugen. Dieses Verfahren ähnelt zwar der MRT (S. 18), darf aber nicht mit dieser verwechselt werden! Mittels CT lassen sich kompli- zierte Knochenbrüche perfekt darstellen, aber auch Mumien im Sarkophag (Abb. 9.19; F17 ). Abb. 9.19: Dieser Sarkophag wurde mit einem CT gescannt, ohne dass er dabei geöffnet werden musste. Auf Flughäfen spielen Röntgenstrahlen wegen der immer stärker werdenden Sicherheitsmaßnahmen eine große Rolle. Neben der „normalen“ Kontrolle des Gepäcks gibt es eine Technik für Personen, die man Backscatter (engl. für Rückstreuung) nennt – es handelt sich dabei also um ein Rückstreuröntgen. Man verwendet weiche Röntgenstrah- lung, die die Kleidung durchdringt, aber vom Körper und auch von Kunststoffen reflektiert wird (Abb. 9.20). Weil die Personen aber wie nackt aussehen, werden die Bilder von einer Software ausgewertet. Gammastrahlung ( γ -Strahlung) ist intensiver als Röntgen- strahlung. Sie gehört zu den radioaktiven Strahlen und entsteht, wenn Nukleonen im Kern in einen energetisch tie- Abb. 9.20: Rückstreu- röntgen findet auch Plastikpis- tolen, lässt aber Leute nackt aussehen. feren Zustand übergehen. Die überschüssige Energie wird in Form eines oder mehrerer γ -Photonen abgegeben. Salopp gesagt handelt es sich dabei um Quantensprünge der Nukleonen. Gammastrahlen können unter bestimmten Bedingungen auch bei kosmischen Ereignissen auftreten, etwa bei Supernovaexplosionen oder Kollisionen von Neu- tronensternen. Zusammenfassung Röntgenstrahlen spielen vor allem in der Medizin und bei der Sicherheitstechnik eine nicht wegzudenkende Rolle. Gammastrahlen gehören zu den radioaktiven Strahlen und sind die energiereichsten EM-Wellen, die es überhaupt gibt. Z Energieübertragung durch EM-Wellen Vertiefende Beispiele Beschreibe, was man bei einer Digitalkamera unter dem „Weißabgleich“ versteht! Besorge dir Informationen. Nimm an, die Leuchtstoffröhre einer Reklame leuchtet blau. Überlege, ob sie eine Temperatur von 10.000K haben muss. L Beschreibe, was man unter der Ultraviolettkatastro- phe versteht und erkläre, was diese mit dem Strah- lungsgesetz zu tun hat. L Das Universum ist ein fast perfekter schwarzer Strahler, aber Gott sei Dank kein perfekter. Begründe, warum das so ist! L Das Strahlungsmaximum der Sonne ist bei grünem Licht. Begründe, wieso wir die Sonne nicht grün sehen! L Diskutiere, ob Mikrowellenspeisen schlecht für die Gesundheit sind! Beschreibe, wie es mit dem Energie- bedarf in Vergleich mit einem E-Herd aussieht! L Eine Auto fährt mit 150 km/h. Berechne, wie groß die Frequenzänderung ist, wenn die Radarwelle eine Frequenz von 2 · 10 9 Hz hat! Lies nach in Kap. 3.3! L Berechne, bei welcher relativen Temperaturerhöhung sich die Strahlungsleistung eines Schwarzen Strahlers verdoppelt. Verwende das Gesetz von S TEFAN und B OLTZMANN . Die Hautoberfläche eines Menschen ist zahlenmäßig gleich √ _______________________ Körpergröße in cm·Masse in kg _______________________ 3600 . Berechne die Körperoberfläche eines Menschen mit 70 kg und einer Größe von 175 cm. Überlege, was an dieser Formel eigentlich nicht stimmt, und was der Grund dafür sein könnte! 9 F20 A1 F21 A2 F22 A2 F23 A2 F24 A2 F25 A2 F26 A1 F27 A1 F28 A1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv