Big Bang 7, Schulbuch

Energieübertragung durch EM-Wellen 30 RG 7.1 G 7.1 Kompetenzbereich Elektromagnetische Wellen 31 fluoreszierte. Nach umfangreichen Experimenten kam er zum Schluss, dass das Leuchten durch eine neue Art von Strahlen verursacht wurde, die von der Röhre ausgingen. Er nannte sie X-Strahlen. Diese waren in der Lage, die meisten Substanzen mühelos zu durchdringen. Mit ihrer Hilfe den eigenen Körper schauen zu können (Abb. 30.16), machte Röntgenstrahlen zur populärsten physikalischen Entdeckung ihrer Zeit. 1901 be- kam Röntgen den ersten Physiknobelpreis verliehen. Wie und warum entstehen Rönt- genstrahlen ? So wie alle anderen EM-Wellen durch beschleunigte Ladungen! Je stärker die Be- schleunigung, desto stärker die Knicke in den Feldlinien und des- to höher die Energie der Strah- lung. In der Praxis beschleunigt man Elektronen durch sehr hohe Spannungen und lässt sie dann aufprallen (Abb. 30.16 links). Dadurch werden sie sehr stark negativ beschleunigt. Die stärkste Abstrahlung erfolgt unter 90° zur ursprünglichen Bewegungsrich- tung, weil dort die Feldlinien am stärksten verzerrt werden (Abb. 30.17). Warum kann man mit Röntgenstrahlen den Körper durchleuchten? Wieso kann man damit Knochen, aber keine Weichteile darstellen? Was ist ein Kontrastmit- tel? Warum verwendet man zum Abschirmen Blei? Was versteht man unter einer Computertomographie? Superman ist super und kann mit seinem Röntgen- blick durch Wände sehen. Warum geht das in Wirklich- keit aber nicht? L Was versteht man unter der Ordnungszahl ( Z )? Was versteht man unter α -, β - und γ -Strahlung? Was versteht man unter den bildgebenden Verfahren PET und MRT? F17 F18 F19 Abb. 30.16: Links: Aufbau einer Röntgen- röhre und wie man damit fotografiert. Rechts: Eine der ersten Röntgenauf- nahmen der Welt Abb. 30.17: So entstehen durch den Aufprall Röntgenstrahlen. Diese Abbildung ist die Umkehrung von 28.4, S. 15. relative Photonen- energie Wellenlänge in 10 –7 m Frequenz 10 14 Hz rot 1–1,2 6,5–7,5 4,0–4,6 blau 1,5–1,8 4,2–4,9 6,1–7,1 UV-A 1,9–2,3 3,2–4,0 7,5–9,38 UV-B 2,3–2,7 2,8–3,2 9,38–10,7 UV-C 2,7–3,8 2,0–2,8 10,7–15 Tab. 30.1: Die absolute Photonenenergie lässt sich mit E = h · f berechnen ( h = 6,63 · 10 –34 Js). Die Gefahr der Sonne wird unterschätzt. Jährlich steigt die Zahl der Hautkrebserkrankungen um fünf bis sieben Prozent, weil wir uns nicht ausreichend vor UV-Strahlung schützen. Sonnencreme sollte einen Schutzfaktor 30 haben! Info: Ozonloch Zusammenfassung UV und IR schließen direkt an den sichtbaren violetten bzw. roten Teil des Lichts an. Für IR gibt es eine breite Palette von Anwendungen, bei UV steht auf Grund seiner hohen Energie vor allem der hautschädigende Charakter im Vordergrund. 30.4 X-Strahlen durch den Sarkophag Röntgen- und Gammastrahlung Hier geht es um die EM-Wellen mit der höchsten Energie, nämlich Röntgen- und Gammastrahlung. ? Fragenbox W ILHELM C ONRAD R ÖNTGEN entdeckte die nach ihm benannten Strahlen 1895 zufällig, als er mit energiereichen Elektronen einer Kathodenstrahlröhre arbeitete. Dabei bemerkte er, dass einige Meter entfernt ein speziell beschichtetes Papier Ozonloch Als Ozonloch wird die seit Ende der 1970er beobachte- te Abnahme der Ozonschicht ab rund 20 km Höhe bezeich- net (Abb. 30.15). Der Abbau des Ozons (O 3 ) wurde vor allem durch die vom Men- schen freigesetzten Fluor- chlorkohlenwasserstoffe (FCKW) verursacht, die man früher als Kühlmittel in Eiskästen verwendete. Durch deren Verbot hat sich die Ozonschichte bis heute ziemlich regeneriert. Das ist gut so, denn sie absorbiert einen großen Teil des UV- Lichts der Sonne und schützt Mensch und Umwelt ( F15 ). i Abb. 30.15: Das Ozonloch über der Antarktis 2001 Z Nur zu Prüfzwecken – Eigentum de Verlags öbv