Naturfag kapittel 6-7 Bølger og radioaktivitet

Stråling kan være

Bølger eller partikler

Hvor finner vi stråling?

Overalt

Stråling deles inn i

ioniserende stråling og ikke-ioniserende stråling

Bølger

Svingninger som brer seg (forflytter seg)

Svingning

En periodisk bevegelse mellom to ytterstillinger

Likevektsstilling

Der f.eks. loddet henger i ro.

Likevektslinje

Linjen bølgen svinger rundt (oftest x-aksen i grafer)

Perioden

= Svingetiden T = Den tiden f.eks. loddet bruker fra en ytterstilling og tilbake til den samme ytterstillingen

Utslag

Avstanden fra likevekststillingen til ytterstillingen (Varierer med tiden)

Amplitude

Den største positive utslaget fra likevekststillingen

Frekvens

Antall svingninger per sekund

Frekvens måles i

Hz (hertz)

Formel for å regne ut svingetiden/Perioden (T)

Antall sekunder/antall svingninger

Formel for å regne ut frekvensen

Antall svingninger/antall sekunder

Bølgelengde

Avstanden mellom to bølgetopper

Resonans

Når en bølge treffer en annen bølge og de bygger på hverandre

Egenfrekvens

Den frekvensen et svingesystem har når det svinger fritt

Fartsretning

Retningen en bølge brer seg i

Tversbølge

Svingebevegelsene skjer op tvers av fartsretningen, utslaget skjer på tvers av retningen bølggen beveger seg i.

Langsbølge

Svingebevegelsene skjer langs fartsretningen (bølgen brer seg langs fjæra)

Mekaniske bølger

Kan bre seg gjennom stoffer (fastm væske, gass), f.eks. lydbøklger. Uten noe stoff blir det ingen lyd. (I vakuum - ingen lyd)

Mennesker kan høre i området ……… Hz

20-20 000 Hz

Elektromagnetiske bølger

Elektriske og magnetiske bølger som brer seg, trenger ikke noe stoff å bre seg i. Eks. synlig lys og radiobølger

Em-spekteret

Radiobølger-Mikrobølger - Infrarød stråling (varmestråling) - Synlig lys - UV stråling - Røntgenstråling - Gammastråling

Bølgefart

Et mål på hvor fort svingningene brer seg, og det er det samme som hvor fort energien brer seg

Sammenhengen mellom bølgelengden, frekvensen og farten til en bølge

v = f \* λ (viktig å kunne snu om på formelen etter hvilke opplysninger du får)

\
v= fart

f= frekvens

λ = bølgelengden (Symbolet uttales “lambda”)

Farten til elektromagnetisk stråling

Lysfart - 300 000 km/s (I tomt rom), jo større tetthet materialer har jo langsommere går bølgen-

hva sender ut EM stråling

Ladde partikler (elektroner og protoner) svinger fram og tilbake, ulik bølgelengde gir ulik type EM stråling.

Lysfart = …….

frekvens \* bølgelengde

Kortere bølgelengde betyr

Høyere frekvens og mer energi forflyttes

Kortbølget strpling inneholder mer energi enn langbølget stråling (fleip eller fakta)

Fakta

Hvorfor avtar lydstyrken jo lenger unna den kommer fra?

Lyd er bølger og lydbølgene blir dempet på vei fra lydkilden og fordelt over et større område, derfor vil lydstyrken avta med økt avstand fra lydkilden.

Refleksjon

Bølgen treffer et objekt og sendes tilbake (eks. speil og lysstråler)

Refleksjonsloven

Bølger som faller på skrå inn mot en flate, vil bli reflektert på skrå ut igjen med nøyaktig samme vinkel.

Hva skjer når EM stråling treffer en vegg?

Noe av energien blir absorbert og noe reflektert

Brytning

Når bølger går fra dypt til grunt vann skrifter de retning. Bølgene blir brutt.

Hvordan skjer brytning/hvorfor?

Molekylene og lyset påvirker hverandre mer i det tette stoffet enn i det tynnere stoffet, da blir farten til lyset lavere i det tetteste stoffet. Lyset går altså saktere i vann enn i luft.

Bøying

Bølger som treffer en hindring eller passerer en åpning bøyes

Absorpsjon

Noe av bølgens energi tas opp av omgivelsene, skjer nesten alltid når bølgen treffer et annet stoff

Absobert energi

Den absorberte energien omformes til bevegelsesenergi i partikler = varme

Absorberer mørke eller lyse farger mest energi?

Mørke farger absorberer mest energi fra sollyset = mørke ting blir varmere, lyse farger reflekterer en større del av lyset

Spredning

Stråler og bølger kan spres når de møter små hindringer

Interferens

To bølger møtes = ei ny bølge, som er summen av de to andre bølgene

Ioniserende stråling

Stråling med høy frekvens, som kan slå løs elektroner fra atomer → celler i kroppen skades

Radiobølger og mikrobølger (Bølgelengde og hva de brukes til)

Bølgelengde: 1mm - 10 000 meter

\
Bruk: Trådløs kommunikasjon, oppvarming av mat

Infrarød stråling (Bølgelengde og hva de brukes til)

1mm - 0,0007mm (700nm)

\
Bruk: Varmesøking, undersøkelser, fjernkontroller

Hva er spesielt med synlig lys?

Den eneste lektromagnetiske strålingen vi kan se

De 7 spektralfargene

Rødt, oransje, gul, grønn, blå, indigo og fiolett (ROGGBIF)

\
* Newton - “Hvitt lys består av farger”

Absorpsjon og farger

Når lys treffer en gjenstand vil det kunne reflekteres og absorberes

\
Lyset som reflekteres fre gjenstanden treffer øyet vårt = det vi ser

Ultrafriolett stråling deles inn i 3 grupper, hva er de + bølgelengde?

Løgelengde: 400nm - 10nm

\
Deles i UVA, UVB og UVC

Hvilke grupper av UF stråling inneholder sollys?

Alle tre, UVC blir filtrert av ozonlaget for det er ioniserende og skadelig.

Bruk av UVA og UVB

* UV-fluoriserende merking
* Produksjon av D-vitamin i huden vår

\
Overeksponering: Hud- og øyenskader

Bruk av UVC (ioniserende)

* Rensing av vann
* Sterilisering/rensing av utstyr

Røntgenstråling (Bølgelengde og hva de brukes til)

* Ioniserende stråling
* Bølgelengde: 10nm - 0,001nm
* Bruk: Røntgenbilder, behandling av kreftsvulster

Gammastråling (Bølgelengde og hva de brukes til)

* Ioniserende stråling
* Bølgelengde: kortere enn 0,001 nm
* Bruk: Drepe kreftceller, drepe mikroorganismer i krydder, bryte ned giftige kjemiske stoffer, observere verdensrommet

Eksempler på trådløs kommunikasjon

Morsekoder, telefon, bluetooth (earpods, headset, klokke, høyttaler), tegnspråk, analog, trådløs kommunikasjon, røyksignaler, flaggvarder, brevduer, walkie talkie, fyrtårn, radio og brev

Hva trengs i all kommunikasjon

sender, informasjonsbærer og mottaker

Bærebølge

Når informasjon sendes ved hjelp av EM stråling er det en bærebølge som bærer signalet fram til mottakeren. Bærebølgen er informasjonen som sendes.

Å modulere

å endre noe (vanligvis bølger)

Analoge signaler

Er signaler der informasjonen vi overfører er på en trinnløs, uendelig skala. Eks. en “gammeldags” telefonlinje er en analog linje.

Digitale signaler

Er tallfester. Enklere å lagre, bearbeide og videresende informasjonen. Våre datamaskiner er binære (bruker det binære tallsystemet ved verdiene 0 og 1)

Frekvensmodulasjon

Gjøre om frekvensen til å sende informasjon, modulere den (f.eks. binære tall)

Forskjellen mellom 2,4GHz og 5GHz signaler

2,4 GHz trenger gjennom mer og blir ikke stoppet like enkelt som 5GHz

Radioaktive atomkjerner

Ustabile atomkjerner

Isotoper

Ulike varienter av samme grunnstoff. De har samme antall protoner i kjernen men ulikt antall nøytroner

Nukleontallet

Antall kjernepartikler til et atom

Karbon-14

En radioaktiv isotop

Alfa-stråling

Sender ut 2 protoner og 2 nøytroner = En helium kjerne, er positivt ladd

Beta - Stråling

Elektroner som sendes ut fra kjernen i stor fart, et nøytron blir omdannet til et proton og elektron (dette elektronet blir sendt ut fra kjernen)

Gamma-stråling

Overskudsenergi som frigjøres etter utsendelse av alfa- eller betastråling, er EM stråling

Halveringstid

Den tiden som går før halvparten av atomkjernen i det radioaktive stoffet har sendt ut stråling og blitt omdannet til andre atomkjerner, altså et nytt grunnstoff.

C-14 metoden

Bruker halveringstiden til den radioaktive isotopen C-14 for å bestemme alderen på døde dyr og planter, pga. alle planter og dyr tar opp karbonforbindelser (halveringstiden for C-14 er 5730 år)

Biologisk halveringstid

Tiden det tar før halvparten av et radioaktivt stoff er skilt ut fra organismen.

Bq

Aktiviteten til radioaktive kilder, becquerel

Stråledose

Den energimengden som avsettes i kroppen når stråling treffer kroppen, måles i Gy, Gray

Sv, Sievert

Den biologiske virkningen av strålingen

Diagnotisering

Å finne ut hva som feiler pasienten

MR

Magnetresonans

* Ikke ioniserende stråling
* Bruker radiosignaler i magnetfelt.
* Kan lage detaljerte bilder av bløtvev

Røntgenstråling

Gjennomlyser kroppen

* Blir absorbert av tunge atomkjerner, som i skjelettet, og viser da bilde av skjelettet. kan også brukes på bløte organer og betennelser
* Kan se blodårer og tarmen ved å bruke kontrastmiddel, som består av tunge atomkjerner som absorberer røntgenstråling, slik at blodårene blir synlige
* Vanlig røntgen gir todimensjonale bilder

CT

* Computertomografi
* Røntgenstråling fra alle kanter, tas bilder lagvis
* Settes sammen til et tredimensjonalt bilde
* Ser også bløtvev, meget detaljert røntgen

Radiofarmakon

Kjemiske forbindelser tilsatt radioaktive isotoper

Scintigrafi

Pasienten får tilført et radiofarmakon, et kamera utenfor kroppen registrerer gammastrålingen, og gir et bilde av det aktuelle organet, bildet kalles scintigram

PET

* Radioaktive sportstoffer sender ut gammafotonpar
* Positronemisjonstomografi. Binde f.erks. radiaktive fluoratomer (F-18) til glukosemolekyler som sprøytes inn i blodet til pasienten
* Kreftceller har en høy energiomsetning, forbrukerm mer glukose enn friske celler, siden de deler seg raskt, derfor vil kreftcellene ta opp mer av glukosen og dermed den radioaktive isotopen
* PET-maskinen registrerer ekstra mye stråling fra områdene med svulster/kreftceller, gir enda mer detaljerte bilder enn scintigrafi

Ytre stråling med røntgen og gamma (Behandling ved bruk av ioniserende stråling som dreper keftceller)

Rette de ioniserende strålene direkte mot svulsten, fra flere vinkler, for å minst mulig skade vevet rundt, men kun svulsten

Indre strålebehandling med sportstoffer

Ved behandling av kreft i skjoldbruskkjettelen brukes f.eks. radioaktivt jod, jod-131, sprøyres inn i blodet. Samles i skjoldbruskkjertelen slik at svulsten mottar stråling innenfra. Sendes ut både beta- og gammastråling når jod-131 henfaller. Gamma stråler rett ut uten å gi særlig skade, mens beta avgir sin energi i nærområdet der svulsten er.