Naturfag – Stråling og radioaktivitet

Lastet opp i kategorien Fysikk | Naturfag den 17.02.2012

Stråling er energi som sendes ut fra en strålingskilde i form av bølger eller partikler. Regnes i Hz = 1/s (s=sekund).  Eksempel: en kork er på toppen av en bølge  15/10s =1,5/1s = 1,5 1/s  = 1,5 s-1 = 1,5 Hz.

Bølgelengde: En bølgelengde er avstanden mellom to bølgetopper.

Foton : er lys som er i små bølgepakker.

Elektromagnetisk stråling: Stråling i form av energi lik fotoner som strømmer i lysets hastighet. Lys er et spesialtilfelle av elektromagnetisk stråling. Oppstår når elektriske ladninger beveger seg med ujevn hastighet.

RadioBølger: 

En stor gruppe av bølger med lange bølgelengder. Radiobølger overfører radio og tv signaler. Benyttes i dag til: mobil, tv og radio.

De korteste radiobølgene kalles mikrobølger. Brukes til: Radar, oppvarming av mat.

Infrarød stråling:

Litt for lange bølgelengder til at vi kan se dem

Brukes i alarmer, fjernkontroller, ovner, lyspærer.

Varmefølende kamera brukes til å søke etter savnede personer, finne ut om et hus er godt eller dårlig isolert, undersøker blodårer og celler under huden hos mennesker.

Synlig lys:

Omfatter hele fargespekteret fra rødt til fiolett (fiolett, indigo, blå, grønn, gul, oransje, rød)

Det er det eneste elektromagnetiske strålingen som er synlig for øyet.

Ultrafiolett stråling:

Kortere bølgelengde og større energi enn synlig lys

Fotonene i UV- strålingen har høy energi, derfor er denne strålingen skadelig.

Brukes i teater og på diskotek for å lage spesielle lyseffekter

Hvit lys

En blanding av flere bølgelengder. Regnbue blir lagd ved at sollyset blir brutt og reflektert i regndråper.

Fargene: Rødt, Oransje, Gult, Grønt, Blått, Indigo, Fiolett (ROGGBIF)

Røntgenstråling

Oppdaget av Wilhelm Conrad Rontgen. Kalte det først for X-Rays. Røntgenstråler har høy energi. Kan trenge gjennom ting som er ugjennomtrengelige for vanlige lys. Brukes til undersøkelser.

Sammenhengende spekter

Spekteret inneholder alle bølgelengdene i det synlige lys.

Emisjon spekter

Det er når elektroner håper ut av skallet sitt med høy energi, hopper tilbake til skallet med litt mindre energi en det den startet med i utgangspunktet.

Absorpsjonsspekter

Lys fra en kilde som gir sammenhengende spekter treffer gass får vi en absorpsjon spekter.

Energisprang og elektromagnetisk stråling

Vi får elektromagnetisk stråling fra et atom når elektronene rundt en atomkjerne «faller» fra et skall lenger ute til et skall nærmere atomkjernen.

Stjernefargen forteller om hvor mye temperaturet er. Hvor kortere bølgelengden på fargen er desto høyere overflate temperatur.

Overflate temperatur til gulestjerner er  5500C.

Stjernespektre forteller oss hvilke kjemiske stoffer stjernene består av, og styrken på de forskjellige linjene sier noe om hvor mye det er av de ulike stoffene.

Dopplereffekten – når bølgelengden blir kortere eler lengre fordi kilden beveger seg i forhold til deg.

Dette kan forklares ved hjelp av lyd. En lys tone har kortere bølgelengde enn en mørk. Når lydkilden kommer mot deg registrerer du den som kortere og tonen er lys. Når lyden beveger seg fra deg registrerer du den som mørkere – bølgelenden er lengre, mens egentlig ligger bølgelengden et sted midt i mellom de to verdiene ørene registrerer. Det er dette fenomenet som kalles dopplereffekten. Vi får den samme effekten hvis lysskilder beveger seg i forhold med oss. Da er det bølgelengdene til de ulike spektrallinjene som blir kortere eller lengre.

Rødforskyvning              

Mer generelt er rødforskyvning definert en økning i bølgelengden av elektromagnetisk stråling sammenlignet med det som ble utstrålt fra kilden RØD=STREKKER

Blåforskyvning

Motsatte av rødforskyvning.   BLÅ = KOMPRIMERER

Nøytronstjerner

Tettpakkede nøytroner i piruett. Nøytroner har enda høyere tetthet enn hvit dverg. Navnet kommer fra at tettheten er så stor at elektronene presses inn i kjernen og lager nøytron.

Svart hull

Når ikke engang lys slippes ut. Svart hull har så stor masse md liten radius at ikke engang lys kan unnslippe gravitasjonen.

Hvit dverg

Stjerne som har død ve d at den har slynget all gassen sin utover i rommet.  Gassen kalles for en planetarisk tåke. Det som blir igjen er en liten kjerne med svært høy tetthet. Dette er Hvit dverg.

Gammaglimt

Er en energi rik elektromagnetiske strålingen vi observere fra verdensrommet.

Det finnes to typer gammastråling, korte og lange. De korte varer under to sekunder. De lange oppstår når massive stjerne eksploderer.

Parallakse: vinkel mellom to siktelinjer til en stjerne, når stjerna observeres fra to forskjellige punkter på jordbanen.

Lysstyrkemetoden:

Lystrykemetoden bruker vi nå vi kjenner den utstrålte effekten til stjerna.

Hubbles lov

V=Hr

Her er v farten til stjerna, H en konstant et tall og r avstanden fra oss.

Farten finner vi ved å se på hvor mye spektrallinjen er forskjøvet.

Teorien beviste at galaksene beveger seg bort fra hverandre, noe som beviser at universet utvider seg med en stadig økende hastighet.

Sola

Sola er en del av en spiralgalakse kalt melkeveissystemet.

Energikilden i stjerne

I en stjerne er temperaturen så høy at atomkjerner kan fusjonere og frigjøre energi.

Sola(4 Hydrogenatomer fusjoneres og blir til helium atom.)

Solaktivitet og solstormer

Sola sender ut både elektromagnetisk stråling og energirik partikkelstråling.(Protoner og elektroner med stor fart).

Solstormene påvirker blant annet jodas magnetfelt og lager nordlys. Når det er mange solflekker på sola, får vi de mest energirike fenomenene og de kraftigste solstormene.

Nordlys.

Nordlys er når lys fra ladde sol partikler treffer de magnetiske polene og blandes med molekylene i atmosfæren.

En av de første som drev med dette var Hansteen. Mente det var en forbindelse mellom nordlys og magnetismen på jorda.

Birkeland lagde en terrella for å teste hypotesen hans om at Nordlyset hadde med skyer å gjøre. Testen ble vellykket og han lagde en nordlysoval i miniatyr.

Nordlysoval

Har forskjellige plasseringer dag og natt. Den har større utreskrening om det er høy aktivitet på sola.

Drivhuseffekten

Innstråling og utstråling = Energibalanse.

Atmosfæren absorberer varmestråling. (Husk tegningen)

Ulike drivhusgasse: Metan, vanndamp, lysgass CO2

Konsekvenser i Arktis: Permafrosten kan smelte(bakken og veier synker sammen)

Slippe ut enda mer Co2 som er lagret i bakken inn i atmosfæren. Påvirker Økosystemer. Været kan bli mer ekstremt.

Ozonlaget

Ozonlaget beskytter oss mot det meste av UV-strålingen fra sola.

Ozon danner ved 3O2 à UV stråling à  2O3

Ozon spaltes: Motsatt vei.

Nøkkelen er balansen med å bryte ned, å danne nye.

Nedbryting av ozonlaget

Nedbryting av ozonlaget finner sted når det er kaldt og stabilt vær.

SOLING

UVA-stråling

UVA-stråling ligger nærmest det synlige lyset og er UV-strålingen med minst energi. Det er UVA som gir selve brunfargen når vi soler oss. Brunfargen kommer av at pigmentet melanin mørkner ved UVA-bestråling.

UVB-stråling

UVB-stråling har høyere energi enn UVA. Det er UVB som først og fremst gjør at vi blir solbrente når vi er uforsiktige med solingen. UVB-stråling over litt tid gjør også at det ytterste hudlaget blir tykkere. Dette gir en viss beskyttelse mot videre UV-stråling. Bare en liten del av UV-strålingen som når jorda, er UVB. Ozonlaget hindrer 70-90 % av UVB-strålingen fra sola i å nå jordoverflaten.

UVC-stråling

UVC-stråling er mest energirik. Denne strålingen absorberes av ozonlaget og andre gasser i jordens atmosfære og når ikke jordoverflaten.

Isotoper

Samme grunnstoff, men ikke samme nøytrontall. Alle grunstoffer må bbest av samme antall protoner, men ikke nøytroner. Karbon har tre isotoper. Navnsetting: 6+6=12 da får man navnet Karbom -12

Noen isotoper er ustabile de sender ut stråling fra atomkjernen. Vi sier de er radioaktive eks. karbon-14

Alfastrålene er heliumkjerner

Betastrålene er elektroner med stor hastighet

Gammastråling er energirik elektromagnetisk stråling

Alfastråling:

Lett stanset av klær eller et tynt papir. Noen få cm i luft

Ved en alfautsendelse blir det dannet et nytt grunnstoffatom med lavere atomnummer enn den opprinnelige kjernen. Det er gjerne tunge grunnstoffatomer som uran, radon og plutonium som sender ut alfapartikler.

Betastråling:

Noen få meter i luft. Går gjennom klær og et stykke inn i huden. Stoppes av tre.

Et nøytron i kjernen blir omdannet til et proton og et elektron. Det dannes også en bitteliten nøytral partikkel, nøytrion.

Deretter sendes elektronet ut med stor fart. Kjernen som blir igjen, inneholder da ett proton mer enn tidligere, og det blir dannet et grunnstoffatom med høyere atomnummer enn den opprinnelige kjernen.

Eks: En karbonkjerne omdannes til en nitrogenkjerne:

Gammastråling:

Går rett gjennom, stoppes nesten av bly

Når en atomkjerne har sendt ut en alfapartikkel eller betapartikkel, er det som om protonene og nøytronene som er igjen i kjernen, må finne seg nye plasser. Energien de gir fra seg når de ”faller på plass” i kjernen, sendes ut i form av energirik elektromagnetisk stråling som kalles gammastråling. Derfor sendes det vanligvis også ut gammatråling i forbindelse med alfastråling eller betastråling.

Hvordan oppdage stråling:

Geigerteller registrerer stråling: Alfa og beta.

Strålingsaktivitet har enhetene becquerel, BQ

Stråling aktiviteter i et radioaktivt stoff er antallet omdanninger i stoffet åer tidsenhet.

Scintillasjontelleren registerer gammastråling.

Halveringstid:

Halveringstiden til et radioaktivt stoff angir den tiden det tar før halvparten av alle atomkjernene i stoffet har desintegrert. Alle levende organismer inneholder en viss mengde karbon-14. Når et dyr eller en plante dør, vil mengden av karbon-14 avta etter hvert som årene går.

Ioniserende stråling:

Den radioaktive strålingen har stor nok energi til å slå løs elektroner fra atomer og molekyler, slik at de bli til ioner, det vil si elektrisk ladde partikler.

Noen ganger blir cellene så skadd at de dør = Akutt stråleskade

Hvis mange celler dør, vil organene virke dårligere, og mennesket vil i verste fall dø av organsvikt

Brukes også til å sterilisere bl.a vann (kan drepe bakterier, sopp og insekter).

no