Atom- och kärnfysik

January 9, 2018 | Author: Anonymous | Category: Vetenskap, Fysik, Atom
Share Embed Donate


Short Description

Download Atom- och kärnfysik...

Description

Atom- och kärnfysik

Atomens uppbyggnad • Atomen består av tre elementarpartiklar: Protoner (+) Elektroner (-) Neutroner (neutral) • Elektronerna rör sig runt kärnan i bestämda banor med så stor hastighet att de bildar ett skal. • Protoner och neutroner finns i atomkärnan. • Atomens massa är nästan helt samlad i kärnan och en proton och neutron väger ungefär lika mycket. • Elektronen väger ca 1800 gånger mindre än en proton. • Det mesta av en atom är tomrum. Liknelse – Om en atom vore lika stor som globen skulle atomkärnan var stor som ett blåbär.

Några begrepp • Masstal - anger antal protoner och neutroner i atomkärnan. • Atomnummer - anger hur många protoner det är i 4 atomkärnan. 2 He • Isotop - Det kan finnas olika varianter av ett grundämne och de kallas isotoper. Antalet protoner är desamma men antalet neutroner kan variera. • Exempel på isotoper av väte. Den vanlig isotopen har ingen neutron, deuterium har en neutron och tritium har två neutroner i kärnan. 11 H 12 H 13 H • Atommassa - är medelatommassan för blandningen av de förekommande isotoperna av ett grundämne. Atommassa anges i atommassaenheten, u.

Elektronbanor Elektroner cirkulerar runt atomkärnan i skal. Om man tillför energi till en atom kan en elektron hoppa mellan olika skal. Atomen blir instabil. När elektronen har möjlighet hoppar den tillbaka till sitt ursprungsskal. Då frigörs det energi i form av strålning. Ljusblixten kallas foton. Det blir olika ljus beroende på vilka skal elektronen hoppar emellan (se bild s. 207).

Elektromagnetiska vågor • Ljus består av elektromagnetiska vågor. Olika våglängder ger olika ljus. Det är bara vissa våglängder vi kan se. • Infraröd strålning är värmestrålning och har längre våglängd än synligt ljus och ultraviolett strålning har kortare våglängd (se bild s. 210). • Infraröd strålning ger oss värme och ultraviolett strålning ger oss solbränna.

Röntgenstrålning • Röntgenstrålning upptäcktes av Willhelm Röntgen 1895. • En röntgenapparat är en sorts kamera som både sänder ut och fångar upp röntgenstrålning. • På sin väg tränger strålningen igenom allt i kroppen. Olika delar av kroppen fångar dock upp strålningen olika mycket. Skelettet fångar upp mest strålning och blir därför ljus på röntgenbilden. • Röntgen används till att undersöka benbrott och sprickor i balkar och svetsfogar.

Radioaktivitet • Av en slump upptäckte Henri Bequerel radioaktivitet år 1896. • Strålning kan uppkomma när elektroner hoppar mellan skal men den kan också uppkomma i atomens kärna. • Strålningen uppkommer hos isotoper av grundämnen där kärnan innehåller för mycket energi. Då blir den instabil och vill göra sig av med sin energi för att komma i balans. Strålning sänds då ut från kärnan, man säger att kärnan sönderfaller. • Det finns tre olika typer av strålning: Alfastrålning Betastrålning Gammastrålning • De ämnen som sänder ut sådan strålning kallas radioaktiva.

Alfastrålning • Alfastrålning består av positiva alfapartiklar, 4 2𝐻𝑒, α • När ett ämne sönderfaller skjuts då en alfapartikel ut och ett nytt ämne bildas. • Ex.

238 92𝑈

->

234 90𝑇ℎ

+ 42𝐻𝑒

Betastrålning

• Betastrålning, β består av negativt laddade elektroner. • I kärnan finns inga elektroner men då omvandlas en neutron i kärnan till en proton och elektron. • Då kan elektronen lämna kärnan och sänder då ut betastrålning. • Vi får ett nytt ämne med ökat antal protoner i kärnan. • Alfa- och Betasönderfallen fortgår så länge det finns icke stabila kärnor kvar. Efter en serie sönderfall får man kvar en blyatom från den ursprungliga uranatomen.

Gammastrålning • Vid en del sönderfall bildas det en annan typ av strålning och den kallas för gammastrålning, γ • Denna strålning är inte partiklar utan en elektromagnetiskstrålning. • Efter vissa alfa- och betasönderfall finns det så mycket energi kvar i kärnan. Den är så energirik att det bildas gammastrålning.

Hur långt når strålningen? • Den strålning som uppkommer i samband med olika sönderfall har olika förmåga att tränga igenom olika ämnen. • Alfastrålning – 5 cm i luft kan stoppas med ett papper. Alfastrålning har en kort räckvidd. • Betastrålning – Kan stoppas av en 1 cm tjock plexiglasskiva. • Gammastrålarna är svåra att stoppa men det som stoppar är bly.

Joniserande strålning • Strålning kan slå bort elektroner från atomer inne i våra celler så att de förvandlas till joner. • Då säger man att strålningen är joniserande. • Jonerna i cellerna kan börja fungera annorlunda än de vanliga atomerna. • Det blir allvarligt om det är i generna. Då kan det leda till cancer och andra sjukdomar. • Joniserande strålning kan också användas för att medvetet skada celler, tex cancerceller.

Halveringstid • Alla radioaktiva ämnen är instabila. • Det betyder att de sönderfaller efter hand. • Det går inte att säga när ett visst ämne sönderfaller för det sker slumpvis men man kan beräkna när hälften av alla atomer har sönderfallit. • Detta kallas för halveringstid. Ex. Po – 210 138 dygn Pb 22 år U - 238 4,5 miljarder år • Varje radioaktivt ämne har sin egen halveringstid. Ju längre halveringstiden är desto mindre aktivitet har ämnet dvs. strålningen från ämnet blir lägre. • Aktiviteten mäts i becquerel (Bq). • 1 Bq motsvarar 1 sönderfall per sekund.

Kol-14 metoden • Grundämnet kol har en isotop som heter kol-14. • Det är ett radioaktivt ämne. Så länge en organism är levande tar den hela tiden upp kol från luften och då är halten av kol-14 konstant. • Dör organismen börjar halten kol-14 att minska i takt med att dessa atomer sönderfaller. • Halveringstiden för kol-14 är 5600år. • Om man vill datera gamla föremål av organiska ämnen använder man sig av kol-14 metoden. • Ska man t.ex. datera ett träföremål undersöker man först aktiviteten hos färskt trä och jämför med aktiviteten i det gamla föremålet. Då får man reda på hur mycket kol-14 det är kvar i det gamla föremålet. Om 80% av kol-14 finns kvar så är det gamla föremålet ca 2000år.

View more...

Comments

Copyright � 2017 NANOPDF Inc.
SUPPORT NANOPDF