Atom- och k채rnfysik
Inneh책ll S.3 Inledning S.5 Atomer S.7 Str책lning S.14 Ernest Rutherford S.15 Quiz S.16 K채llor
Inledning Kolla på det här videoklippet så du får en bild om vad det här handlar om! https://www.youtube.com/watch?v=cl1gLgmouwU
Kärnfysik? Ja, vad handlar kärnfysik egentligen
om? Kärnfysik handlar om atomkärnan. Hur den är uppbyggd, hur den funkar och vad kärnan består av. Därför ska vi börja med att kolla lite på atomen.
Atomer
Al lt ru nt o mkrin g os s ä r u ppb yggt a v olika ä mne n, som i s in t u r o fta s t b e s t å r a v mycke t s må pa rtikl a r s om ka l l a s a tom e r. De t finn s ba ra omkring h un dra ol ika s or te r s a tom e r, m e n de s s a ka n komb in e ra s på oä ndl igt må nga s ä tt o ch b yg g e r p å s å vi s u pp a l l a de mil j one r och å te r mil j o ne r o l ika äm ne n s om finns i v å r vä r ld .
Allting är uppbyggt av atomer. En atom består av tre elementarpartiklar. Dessa partiklar är protoner, neutroner och elektroner. Protonen och neutronen finns i atomkärnan och utgör nästan hela atomens massa men väldigt lite av atomens volym. Det mesta i atomen är tomrum. Protonen är positivt laddad. Det är antalet protoner som avgör vilket ämne det rör sig om, man kan alltså skapa nya grundämnen genom att lägga till eller ta bort protoner. Neutronen är neutral. Antalet neutroner kan variera. Ett ämne med ett konstigt antal neutroner kallas för isotop. Elektronerna finns runt atomkärnan i skal eller i ett elektronmoln.
Klicka på ikonen för att lägga ti
Elektronerna är negativt laddade. En atom har lika många elektroner som den har protoner. Detta gör att hela atomen har en neutral laddning. Om en atom har fler eller färre antal elektroner än vad den har protoner kallas det för en jon.
Strålning Det har alltid funnits strålning. Strålning kommer från rymden, solen och radioaktiva ämnen i marken. Strålning i marken bildas när atomer går sönder och faller till marken. Det finns olika sorters strålning. Man kan dela in strålning i två olika grupper, joniserande och icke-joniserande strålning. Strålning kan påverka oss både positivt och negativt.
Joniserande strålning Joniserande strålning har tillräckligt med energi för att slå sönder molekyler och slita loss elektroner ur ett ämnes atomer. Joniserande strålning är farlig för oss levande organismer, då den här typen av strålning kan skada, eller till och med döda, våra celler. Men det beror ju såklart på hur höga doser av strålningen man blir utsatt för, hur länge man blir bestrålad och av vilken typ av strålning som man har med att göra. För det finns olika typer av joniserande strålning. Joniserande strålning uppstår naturligt när radioaktiva ämnen faller sönder, men det går även att producera på ett konstgjort sätt. Det gör man med röntgenapparater eller partikelacceleratorer. Nu ska vi titta närmare på några av de vanligaste joniserande strålningarna.
Alfastrålning: Alfapartiklar är på grund av sin storlek ganska lätta att stoppa, det räcker med ett pappersark, kläder eller huden. Om alfastrålningen kommer in i kroppen är den farlig eftersom alfastrålningen kan ”knuffa” loss elektroner från atomer inne i kroppen. Kroppens atomer som blir av med elektroner blir till joner. Alfastrålning bildas när en atom sönderfaller och alfapartiklar består av 2 protoner och 2 neutroner. Betastrålning: Betastrålning består också av partiklar, negativt laddade elektroner. Vid betasönderfall omvandlas en neutron till en proton och en elektron. Protonen stannar kvar i kärnan och blir upphov till ett nytt grundämne medan elektronen skickas ut som strålning. Därför räknas betastrålning som strålning från kärnan trots att det är en elektron som åker ut. Även betastrålning består av partiklar och är därför ganska lätt att stoppa. Elektroner är mindre än heliumkärnor, därför behövs det plåt eller dubbla glas för att stoppa strålningen. Gammastrålning: Gammastrålning är elektromagnetisk strålning. Det gör att den är svår att stoppa, därför är gammastrålning den farligaste strålningen av dessa tre. Gammastrålningen har kort våglängd och hög energi vilket också gör den farlig. För att stoppa gammastrålning krävs det ca 10 cm tjockt bly. Gammastrålning uppkommer av betasönderfall.
Icke-joniserande strålning Icke-joniserande strålning är elektromagnetisk strålning. Strålningen är inte farlig på samma sätt som den joniserande p.g.a frekvensen är för låg för att kunna skapa joner. Men man kan ändå påverkas av den. Ett bra exempel på det är UV-strålning som gör att vi blir solbrända. Man brukar dela in icke-joniserande strålning i elektromagnetiska fält, optisk strålning och ultraljud. Det finns tre olika typer av optisk strålning. Synligt ljus: Precis som det låter, ljus som du kan se. Från t.ex en lampa. UV-strålning: Här står solen för största delen av strålningen. Som jag skrev där uppe så är det UV-strålningen som gör att du bränner dig om du solar. Strålning kan skapas på konstgjord väg (t.ex solarium) och kan påverka dina hudceller negativt. Infraröd strålning: Den här strålningen sänds ut från alla varma förmål som t.ex spisplattor. Hört talas om infravärme? Ultraljud: Används mest till att undersöka organ och foster, men det finns även djur som orienterar sig fram med hjälp av ultraljud. Radiofrekvent strålning: Omfattar lågfrekventa elektromagnetiska fält, mikrovågor och radivågor. För det mesta konstgjord.
Strålnings påverkan på oss När vi människor utsätts för strålning finns det både omedelbara och långsiktiga effekter. Den enhet man använder när man mäter stråldosen är sievert. Sievert anger mängden strålningsenergi som absorberas per kilogram hos den bestrålade kroppen. Men en sievert är en väldigt stor strålningsdos, så därför pratar vi oftast om en tusendels sievert (millisievert). Normalt utsätts vi för cirka 5 millisievert (mSv) per år, där 1 mSv kommer från bakgrundsstrålningen. En normal röntgen, t.ex av en arm, ger ungefär 0,1 mSv. De första symptomen uppkommer vid ungefär 400 mSv om man blivit utsatt för strålning. Då handlar det om illamående och svaghet. Vid 4000 mSv börjar kroppens organ påverkas. Känsligast av alla är benmärgen, där vita blodkroppar produceras. Då försämras immunförsvaret, vilket leder till större infektionsrisk. Om stråldosen ökar ytterligare slås kroppens organ ut, ett efter ett. Vid 15 000 mSv kollapsar kroppen och de akuta effekterna leder till döden. Det finns även ökade risker för cancer vid ökad stråldos. Det beror på att strålningen skadar vårt DNA och celldelningsfunktionen, vilket kan leda till att celldelningen spårar ur (cancer). Så joniserande strålning i höga halter är dåligt för levande organismer.
Men strålningen påverkar miljön också. För miljön är strålningen ett allvarligt hot då den kan skada djurlivet bland annat genom påverkan på orienterings- och reproduktionsförmåga, förändrat beteende och försämrat immunförsvar. Strålningen har även visats ha skadlig inverkan på växter. Hur ska vi då skydda oss mot strålning? Om man blivit utsatt för mer strålning utöver bakgrundsstrålningen finns det några saker som man kan tänka på. Först och främst ska man se till att man är så långt ifrån strålkällan som möjligt. Kan man inte undvika strålningen ska man försöka bli bestrålad så kort tid som möjligt. Sen är det bra om man har något ivägen för strålningen, t.ex en vägg. Det är även bra med någon typ av klädsel som gör så att de radioaktiva ämnena inte fastnar på huden. Men strålning har inte bara påverkat oss negativt. Vi har kunnat dra nytta av strålning inom forskning, sjukvård och industri. Inom sjukvården använder man t.ex röntgenstrålning för att undersöka om skador och sjukdomar på kroppen. Med hjälp av röntgen exponeras kroppen under ett kort ögonblick för strålning. Risken för att få skador p.g.a. många undersökningar med röntgen är minimal. Efter exponeringen dröjer sig ingen strålning kvar varken i kroppen eller miljön. Strålningar och radioaktiva ämnen används inte bara till undersökningar utan sjukhusen använder t.ex. laser vid ögonoperationer och UV-strålning vid hudsjukdomar och tumörbehandlingar. Sjukvården kan idag bota ungefär hälften av alla diagnostiserade tumörfall där tumören inte har spridit sig i kroppen.
Tack vare strålningen vet vi också hur vi ska använda uran i kärnkraftsreaktorer. Man använder sig av en metod som kallas fission. Det går ut på att man klyver atomkärnor och sedan tar vara på energin som bildas då. Den strålning som har haft störst påverkan på oss är nog den elektromagnetiska strålningen. Den första teorin om elektromagnetisk strålning i mitten av 1800-talet, men det var först under 1880-talet som det bevisades att det fanns. Den har väldigt många egenskaper och det skulle vara svårt att skriva alla, så jag skriver bara några. Växter använder strålningen för att växa och elektromagnetisk strålning från solen värmer upp jorden. Vi har även använt strålningen till mikrovågor, radio, satelliter och nästan all kommunikationsteknik. Så den elektromagnetiska strålningen har varit väldigt viktig för oss.
Ernest Rutherford Men hur vet vi då att det finns strålning? Det var Ernest Rutherford som upptäckte olika typer av den radioaktiva strålningen.
Han
forskade djupt i den radioaktiva strålningen som kom från uran. Det han upptäckte var att det uppkom två typer av strålning, en som trängde igenom tunt folie och en som blockerades av foliet. Han bestämde sig för att kalla dessa Alfa och Beta. Rutherford kom från Nya Zeeland och levde mellan 1871 och 1937. 1908 fick han nobelpriset för sina undersökningar av radioaktivt sönderfall.
Testa dig själv! Kolla hur mycket du kan och gör min quiz! http://www.quizme.se/test/atom-och-karnfysik_34389 /
Källförteckning http://www.quizme.se/ https://www.stralsakerhetsmyndigheten.se http://
http://fotofinnaren.se/ https://www.google.se
www.svt.se/nyheter/vetenskap/sa-paverkas-kroppen-av-stralning http://lc1.miun.se/nk/miljointro/page_47.htm http://
https://www.youtube.com/ Tefi Fysik (bok)
Det här är då källorna som jag har använt. Jag har tagit mycket fakta från Strålsäkerhetsmyndigheten då http://sv.wikipedia.org/wiki/Atom jag tror det är dem som vet mest om http://www.stralskyddsstiftelsen.se/risker/ strålning. Jag har även kollat på andra arbeten inom detta område och http:// försökt lära mig av dem. Jag har www.alltomvetenskap.se/nyheter/ernest-rutherford-hjalpte-oss-forsta-atomens-innersta bara tagit bilder som jag vet att jag får använda. www.naturvetenskap.org/hogstadiekemi/atomer