Atom & K채rnfysik
Kärnfysik Kärnfysik handlar om byggstenarna som allting runt omkring oss består av och hur dem fungerar. För ca 100 år sedan började forskarna på närmare håll ana hur materien är uppbyggd. Då kom man fram till att det finns en minsta beståndsdel som bygger upp all materia. Den kallas för atom. Men för 2500 år sedan så namngav den grekiska filosofen Demokritos en tanke om atomen. Den kallade han för atomos som betyder odelbar. Klicka här för att se en film om hur atomen är uppbyggd ---> https://www.youtube.com/watch?v=xHyHIEqCBkE Innan man visste hur atomen såg ut gjorde man olika modeller av den. Och i experiment testade man dem för att se om dem stämde med verkligheten. Den atommodell som man använder fortfarande idag, skapades av den danske fysikern Niels Bohr. Det hände redan år 1913.
Strålning och sönderfall Strålning är spridning av partiklar eller elektromagnetiska vågor och uppstår när atomer sönderfaller.
Alfasönderfall sker när en radioaktiv isotop gör sig av med överskottsenergi genom att sända ut partikelstrålning. Det den sänder ut är en alfapartikel, vilket är en kärna av helium.
Exempel: 238
Uran
U
92
Försvinner det 2 protoner och 2 neutroner från Uran omvandlas grundämnet till Thorium (Th) 2 protoner 2 neutroner
= heliumatom (He) alfapartikel
234
Th
90
Betasönderfall är ett radioaktivt sönderfall som innebär att en atomkärna sönderfaller
genom att sända ut en betapartikel, vilket är en elektron eller en positron. Elektroner i en atom kretsar kring atomkärnan och en positron är elektronens antipartikel. I ett betasönderfall är masstalet samma medan atomnumret ändras.
Exempel:
234
Masstal
(p+)
Th 90
Atomnumret visar hur många protoner det finns i kärnan och masstalet berättar hur många partiklar det finns i kärnan.
234
(Palladium)
Pa 91
Atomnummer
Joniserande strålning • Joniserande strålning är den strålning som kan slå ut elektroner ur atomer som den stöter ihop med. Det är då atomerna blir till joner.
• Joniserande strålning är en naturlig miljöfaktor och har funnits sedan jorden bildades. All utveckling på jorden har skett i en miljö med joniserande strålning.
•
Joniserande strålning avges från radioaktiva ämnen men även från olika apparater, t.ex röntgenapparater. Därför brukar läkare helst vela undvika att röntga unga personer om det inte är nödfall.
Joniserande strålning Elektromagnetisk strålning (fotonstrålning)
Gammastrålning
Röntgenstrålning
Neutronstrålning Partikelstrålning
Alfastrålning
Elektromagnetisk och partikelstrålning Elektromagnetisk strålning är en vågrörelse av elektriska och magnetiska fält och partikelstrålning är en ström av partiklar från atomkärnor.
Betastrålning
S책 h채r kan man stoppa tre olika sorters joniserande str책lning:
Alfastrålning (Partikelstrålning)
Neutron Proton
+ +
Alfastrålning består av alfapartiklar. Vilket är atomkärnor av helium med två protoner och två neutroner. Partiklarna är stora och tunga och träffar massor av elektroner när de rör sig. Då tappar de sin rörelseenergi och i luften har alfastrålning en utbredning på bara 10 centimeter och kan stoppas med ett papper. Alfastrålning kan därför inte tränga in genom en människas hud. Men om man får in den i kroppen genom inandning eller att man äter eller dricker den kan den orsaka svåra skador. Den största risken att få in alfastrålning i kroppen kommer från radon. Radon är ett grundämne (radioaktiv ädelgas). Radonets sönderfallsprodukter kan skapa hälsoproblem. I radonets “sönderfallande” finns det positivt laddade joner som kallas polonium-218 och polonium-214. Dem fastnar vid rök och dammpartiklar och kan fastna i människans lungor då de andas in. Alfasönderfallen från dem jonerna orsakar skador på lungorna och ökar med det risken för lungcancer. Men detta drabbar oftast rökare.
Betastrålning (Partikelstrålning) Betastrålning består av betapartiklar. Vilket är elektroner och/eller positroner. Jonisationen blir inte lika stor i betastrålning och kan därför tränga sig längre in i olika materier. För människan kan betastrålningen endast tränga in några få millimeter in under huden och kan helt och hållet stoppas av en plastskiva. I luften har betastrålning en utbredning på 10 meter.
Betapartiklar i stor mängd kan orsaka cancer eller vara dödande. Men eftersom att betastrålning enkelt stoppas med en plastskiva eller en plåtbit är det inte så farligt. Däremot mot gammastrålningen som bildas i samband med betasönderfall behöver man något större avskärmning för att inte bli skadad.
Betapartiklar används i behärskad sort inom sjukvård för att bland annat behandla en del cancerformer.
Neutronstrålning (Partikelstrålning) Neutroner är de oladdade partiklarna som finns i atomkärnor. De är liknande protoner men är utan någon elektrisk laddning. Neutroner är instabila och en ensam neutron som far runt i luften sönderfaller efter cirka en kvart. Kvar lämnas då en proton och en elektron. Neutroner är bara stabila inuti en atomkärna. Neutronstrålning bildas i reaktioner med atomkärnor, då splittras dem och kastar/sänder ut en neutron. Det händer vid fission, vilket betyder klyvning av atomkärnor. Vid fission frigörs energi i form av olika sorters strålning, som värme, partikelstrålning och elektromagnetisk strålning. Motsasten till fission är fusion, vilket betyder sammanslagning av atomkärnor. Här har vi en heliumatom. Neutronerna är dem oladdade partiklarna bredvid dem laddade protonerna.
Gammastrålning (Elektromagnetisk strålning) Gammastrålning består av fotoner. Eftersom att det är elektromagnetiskstrålning så är det inga partiklar. Den här sortens strålning når djupt in i materien och färdas likt solstrålning med ljusets hastighet. Gammastrålning används vid röntgenundersökningar och är den mest genomträngande formen av strålar som förekommer i koppling med radioaktivitet. Denna sortens kraftiga strålning kan stoppas av en betongvägg eller av bly.
Gammastrålning används även för att sterilisera medicinska instrument eftersom att den är så kraftig att den kan döda bakterier, Den används också för att döda bakterier i mat, speciellt kött, marshmallows, paj, ägg och grönsaker för att dem ska hålla sig fräscha.
Röntgenstrålning (Elektromagnetisk strålning) Röntgenstrålning är precis som gammastrålning en typ av fotonstrålning (elektromagnetiskstrålning). Röntgenstrålar har hög energinivå och kan på så sätt tränga igenom olika material.
Farligt att bli röntgad? För alla som blir röntgade finns det en liten risk för långsiktiga skador upp till 20 år efter bestrålningen. Men risken är mycket liten, en röntgenundersökning leder till cancer i endast ett fall på 10.000. Så man behöver inte oroa sig i onödan om man måste bli röntgad.
Icke-joniserande strålning
Ultraljud
Radiofrekvent strålning
Optisk strålning
Mikrovågor Synligt ljus
Infraröd strålning UV-strålning
Radiovågor
Icke-Joniserande strålning Icke-Joniserande strålning är en elektromagnetisk strålning där frekvensen är för låg för att skapa joner. Det är strålning som inte kan slå sönder atomer eller molekyler. Men det hindrar den inte från att den ska kunna göra andra förändringar och skador på det som bestrålas. Icke-joniserande strålning används i t.ex mobiltelefoner och mikrovågsugnar. En sorts icke-joniserande strålning är optisk strålning.
Typer av optisk strålning: •
Synligt ljus - ljus du kan se med dina ögon, t.ex ljuset från en glödlampa
•
UV-strålning, solen. UV-strålning kan skapas på konstgjord väg i solarier och elvsvetsar. Det kan göra att du bränner dig i solen och på lång sikt kan den orsaka hudcancer.
•
Infrarödstrålning strålning - kommer från alla varma föremål som spisplattor och glödlampor
Skydda sig mot strålning Det bästa sättet att skydda sig mot strålning är att hålla sig så långt borta från det som möjligt. Ju längre avstånd mellan dig och strålkällan, ju mindre påverkas du av strålningen. Har du däremot otur och av någon anledning måste bli utsatt för strålning, kan du försöka bli bestrålad under så kort tid som möjligt. Du kan även sätta “barriärer” mellan dig själv och strålningen. Detta kan vara väggar, tak, bly etc. Även något så simpelt som kläder skyddar mot strålning. Men bara en viss typ av strålning, t.ex alfastrålning som enkelt stoppas med bara en bit papper. Kläder skyddar dig från att få dem radioaktiva ämnena på huden. När du röntgar dina tänder hos tandläkaren så får du en blykrage runt nacken för att viktiga organ nedanför halsen inte ska bli bestrålade. Tandläkaren går även ut ur rummet för att skydda sig själv mot strålningen. Den lilla stunden sänder inte ut massvis av strålning, men för en tandläkare som röntgar folks tänder flera gånger om dagen, så blir det nog en hel del strålning.
Willhelm Conrad Röntgen Willhelm Röntgen är den tyske fysikern som av en tillfällighet år 1895 upptäckte röntgenstrålning. Eller som han kallade det, X-rays. När Willhelm testade en annan sorts strålning märkte han, att varje gång han startade strålarna att en fluorescerande skärm i hans laboratorium tändes. (Fluoroscens betyder att ett ämne som har samlat ljus eller annan sorts elektromagnetisk strålning, återsänder ljus). Och det hände även fast strålningskällan var omringad av tjock svart papp. Han testade att sätta dit flera andra föremål, men den fortsatte att lysa vad han än gjorde. Till slut testade han att sätta dit sin hustrus hand och kunde då se en siluett av ben. Före 1895 kunde läkarna bara lyssna på patienternas egna berättelser och sedan ställa diagnos. Men när röntgenstrålarna upptäcktes blev det möjligt att se insidan av patienten och ställa rätt diagnos även innan patienten fick några kännbara symtom.
Strålning idag Strålning används idag i massor av olika tekniska apparater, t.ex mobiltelefoner, mikrovågsugnar, fjärrkontroller. På sjukhus används strålning i röntgenapparater och som behandling av t.ex cancer. Våra kunskaper om strålning har med tiden utvecklats och på så sätt har vi kunnat göra strålning säkrare och bättre. Att strålning kan användas som cancerbehandling är ett väldigt stort och betydelsefullt steg inom strålningens historia.
Vi vet att strålning finns eftersom att många olika personer har upptäckt olika sorters strålning. Vi kan se strålningens effekter och genom forskares och fysikers teorier avgöra att strålningen existerar.
Källförteckning http://www.stralsakerhetsmyndigheten.se/start/om-stralning/joniserande-stralning/ http://sv.wikipedia.org/wiki/Joniserande_str%C3%A5lning http://www.fritext.se/fysik/atom.html http://www.stralsakerhetsmyndigheten.se/start/om-stralning/ickejoniserande-stralning/ http://www.okg.se/sv/Sakerhet/Stralning/ http://www.vagbrytarenstockholm.se/kunskapsbanken/ellara/elektromagnetiska-vagor.htm http://www.alltomvetenskap.se/nyheter/alfa-beta-eller-gamma
http://sv.wikipedia.org/wiki/Gammastr%C3%A5lning http://sv.wikipedia.org/wiki/Betas%C3%B6nderfall http://www.learning4sharing.nu/alfasonderfall-193277.html http://www.stralsakerhetsmyndigheten.se/om-myndigheten/aktuellt---bilagor/fragor-och-svar-om-stralning/ http://illvet.se/teknologi/varfor-ar-radioaktiv-stralning-sa-farlig http://sv.wikipedia.org/wiki/Neutronstr%C3%A5lning
Jag valde dem här källorna eftersom att jag ansåg att den fakta som stod verkade rimlig och liknade saker jag hört och läst på andra ställen. Genom att jämföra sidor med varandra kan man avgöra ifall källan är pålitlig.
http://kulmedfysik.wordpress.com/2013/06/25/neutronstralning-skydd-och-skarmning/ http://www.tekniskamuseet.se/1/1801.html http://sv.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_R%C3%B6ntgen http://illvet.se/teknologi/hur-fungerar-rontgenstralar http://sv.wikipedia.org/wiki/Fluorescens