Atom och k채rnfysik
Strålning • Solstrålningen är grunden för vårt ekologiska system, grunden för allt. Utan den skulle det inte finnas något liv på jorden. All strålning är bärare av energi. När strålningen träffar materia, t ex levande vävnad, överförs en del av energin till materiens atomer och molekyler. • En elektromagnetisk våg består av ett elektriskt och ett magnetisk fält som svänger i samverkan med varandra. Denna elektromagnetiska vågrörelse kallas strålning. Elektromagnetisk strålning används för trådlös kommunikation kallas ofta radiovågor eller mikrovågor. Elektromagnetiska vågor kan uppstå på många sätt. I elektriska system uppstår den när elektrisk ström börjar eller slutar flyta i en elektrisk ledning, antenn eller liknande. Det är hur snabbt strömmen börjar och slutar flyta som avgör våglängden. Ju snabbare hastighetsförändring desto kortare våglängd. • Partikelstrålning är strålning bestående av partiklar. Partiklarna kan vara i form av atomer eller delar av atomer, tillexempel protoner. Partikelstrålning är så energirik att den kan rycka loss elektroner från de atomer den träffas och då förvandla dem till positivt laddade partiklar, alltså Joner. •
Strålning • Gammastrålning är elektromagnetisk strålning med en väldigt kort våglängd. Varje foton har mycket hög energi och kan tränga igenom tjocka metallstycken. Vid arbete där gammastrålning förekommer används ofta blyförkläden som skydd. Röntgenstrålning var den joniserande strålning som upptäcktes först (Wilhelm Conrad Röntgen, 1895). Gammastrålning är den starkaste typen av strålning. Den kan färdas långt i luft och tränga igenom meter tjocka väggar av betong och plåtar av metall. • Joniserande strålning ”Skadande strålning” Det finns flera olika typer av joniserande strålning. Det som är gemensamt för dem är att strålningen består av partiklar eller fotoner som har tillräckligt hög energi för att slå bort elektroner från atomer. Därmed bildas joner. Joniserande strålning ger framför allt skador genom att det direkt bryter sönder DNA-molekylerna. Liknande skador som dessa kan ges av kemiska ämnen, både naturliga som konstgjorda. De kan också ges av virus eller ultraviolett ljus • Alfastrålning är den svagaste typen av strålning. Den har kort räckvidd, den kan inte tränga igenom våran hud. Man kan bara få i sig den genom luft eller om man äter något ämne som sänder ut alfa strålning.
Påverkan på levande organsimer • Den energi som joniserande strålning för med sig tas upp i döda och levande föremål. Joniserande strålning är skadligt för oss människor, särskilt i höga doser. Man vet också att skador uppkommer eftersom strålningen omvandlar molekyler i våra celler till joner. Strålningens skadeverkan på kroppen beror på vilken strålning det är, dels på storleken av stråldosen. Man vet inte om det finns något tröskelvärde under vilket stråldoser är helt ofarliga. Man tror därför att alla även små doser kan påverka cellerna i kroppen.
Använding inom modernteknik • Första gången man använde laser som verktyg vad det som radar. Man skickade iväg ett impuls ljus ifrån lasern och mätte hur lång tid det tog för ljuset att färdas tillbaka. Då kunde man bara använda lasern på längre avstånd eftersom ljuset färdas för snabbt för mätinstrumenten om man använder för korta avstånd. Då fungerade lasern som radar efter ca 500m. Idag används istället en metod som kallas för triangulering. Den klarar av noggrannare mätningar och avstånd så korta som 1 cm. • En mobiltelefon fungerar på samma sätt som en vanlig telefon, men istället för att kommunicera via sladdar använder den sig av radiovågor. I telefonen finns en liten radiosändare. När någon ringer till en mobiltelefon kopplas samtalet till en basstation, sen till mobiltelefonväxeln och sen till den basstationen som är närmast den man ringer till. Den växel som är närmast den man ringer får ta emot samtalet, därifrån förs det vidare till telefonen i form av radiovågor. • Strålbehandling används av joniserande strålning för behandling av cancer. Strålbehandling kan användas i botande syfte men också användas för tillexempel smärtlindring vid tumörsjukdomar som inte är i botbart. Man kan också använda det vid laser vid ögonoperationer, Sjukvården kan idag bota ungefär hälften av alla diagnostiserade tumörfall där tumören inte har spridit sig i kroppen.
Hur strålning uppstår När en foton, som är ett energipaket, träffar en elektron i en atom får den energin som tidigare fanns i fotonen. När en elektron får mer energi vill den hoppa till ett yttre elektronskal än den var i tidigare. För att detta ska kunna hända måste energin i fotonen stämma exakt överens med den energi som behövs för att flytta en elektron till ett yttre skal. Elektronen är dock inte nöjd med att vara i ett yttre skal, utan den vill tillbaka till sitt ursprungstillstånd. När den hoppar tillbaka avger den samma energi som den fick från fotonen. Det behöver inte vara den elektron som hoppade ut som sen hoppar in igen, utan det kan vara en annan. Detta kallas för emission och atomen avger strålning.
Ernest Rutherford Det var Ernst Rutherford som bevisade med ett experiment att strålning finns. I experimenten sköt man alfapartiklar, det vill säga atomkärnor av helium, mot en tunn folie av guld och kunde då upptäcka att vissa av alfapartiklarna studsade tillbaka åt samma håll som de kom ifrån därav liknelsen. Det enda som kunde förklara det som hänt var att atomen består av ett mycket kompakt inre och i övrigt mest av ingenting. De alfapartiklar som studsade tillbaka var de som träffade kärnan, de övriga passerade rakt igenom folien. Så här beskrev Rutherford det ”Lika otroligt som om du fyrar av en 15-tums granat mot ett pappersblad och granaten kommer tillbaka och träffar dig.”
Atomen • De flesta ämnen innehåller två eller flera olika sorters atomer. Ämnen som bara innehåller en slags atomer kallas för grundämnen. Syre, väte, kväve, järn och guld är exempel på grundämnen. • Alla atomer är uppbyggda av tre elementärpartiklar: protoner, neutroner och elektroner. • Protoner är positivt laddade, elektroner är negativt laddade och neutroner saknar laddning. Protoner och neutroner finns i atomkärnan och elektronerna svävar runt kärnan.
Källförteckning http://www.slideshare.net/ http://sv.wikipedia.org/ http://www.mimersbrunn.se/Straalning_och_miljoe_102.htm
http://www.ne.se/ http://www.alltomvetenskap.se/