P2 Exercices : Rayons X

P2 Exercices : Rayons X Page 1

P2 Exercices : Rayons X

Exercice 1 (Juin 2007) :

Exercice 2 :

I. La thermographie :

Données :

c = 3.10⁸ unités S.I

Constante de Planck h = 6.62. 10^-34 J.s

P2 Exercices : Rayons X Page 2

humain. Lors de cet examen, un rayonnement de fréquence et de longueur d'onde est émis par le corps humain et capté par le système de détection de l'appareil.

On donne la relation :

I.1. Rappeler ce que signifie c et préciser son unité S.I.

I.2. Calculer la longueur d'onde du rayonnement émis. Convertir cette longueur d'onde en micromètre . I.3. Le rayonnement précédent émis par le corps humain est détecté lors de cet examen est-il un rayonnement visible, infrarouge ou ultraviolet ? Justifier votre choix.

I.4. Rappeler la relation qui permet de calculer l'énergie E d'un photon en fonction de sa fréquence . I.5. Montrer que l'énergie libérée par ce rayonnement vaut : E = 2,13.10^-20 J.

II. La radiographie :

Lors d'une radiographie, un faisceau de rayon X traverse le corps du patient. Plus les rayons X impressionnent la plaque photographique située derrière le patient et plus celle-ci noircira.

Sur un cliché radiographique les os apparaissent en blanc et les poumons apparaissent en noir.

Données :

Les os contiennent les éléments P (Z = 15) ; Ca (Z = 20)

Les poumons contiennent principalement des éléments : O (Z = 8), N (Z = 7), C (Z = 6) et H (Z = 1).

II.1. Parmi les sources de rayonnements électromagnétiques suivantes, recopier celles qui peuvent produire des rayons X :

a. lampe à vapeur de mercure b. lampe chauffante

c. tube de Crookes

II.2. Citer les 2 facteurs dont dépend l'absorption des rayons X.

II.3.Expliquer à l'aide des données pourquoi les os apparaissent blancs et les poumons noirs sur le cliché.

II.4. Parmi les métaux suivants choisir celui qui est le plus approprié pour se protéger des rayons X ; justifier la réponse.

a. Fer : Fe (Z = 56) b. Plomb : Pb (Z = 82) c. Zinc : Zn (Z = 30)

II.5. Pourquoi les rayons X sont-ils nocifs à forte dose ? Préciser un effet biologique des rayons X sur le corps humain suite à une exposition prolongée.

Correction

Exercice 1 (Juin 2007) :

2.1) Les parties noires sur la photos sont les zones les plus impressionnées (c'est-à-dire les zones ayant reçues le plus de rayons X). Dans les zones blanches les rayons X n'ont pas traversé la main et n'ont pas pu impressionner la plaque photo. Les rayons X ont été stoppés par les os tandis que les tissus ont laissé les rayons X traverser la main.

2.2) Les atomes de numéro atomique Z=15 et Z = 20 absorbent plus les rayons X que les numéros

atomiques Z=8, Z=6 ou Z=1.

P2 Exercices : Rayons X Page 3

I.1.) c est la célérité (ou vitesse) de la lumière dans le vide. Son unité est le m.s

. I.2.)

I.3.) domaine des infrarouges

I.4.)

I.5.)

Rem : Il faut utiliser les données de l'énoncé ici

II.1.) tube de crookes

II.2.) le numéro atomique et l'épaisseur du milieu traversée.

II.3.) Les parties noires sur la photos sont les zones les plus impressionnées (c'est-à-dire les zones ayant reçues le plus de rayons X). Dans les zones blanches les rayons X n'ont pas traversé le corps et n'ont pas pu impressionner la plaque photo. Les rayons X ont été stoppés par les os tandis que les poumons ont laissé les rayons X traverser.

II.4.) plus le numéro atomique est grand plus les rayons X sont absorbés. Il faut utiliser une plaque de plomb.

II.5.) Les rayons X sont dangereux pour l’organisme si les doses reçues sont trop importantes. Leur effet

ionisant peut détruire les cellules, avoir des effets néfastes sur les globules rouges et le cristallin de l’œil. Ils

peuvent être à l’origine de cancer ou de malformation congénitale.