naturfag bølger, radioaktivitet og stråling

Question 1

Bølgelengde(λ)

Answer 1

avstanden mellom to nabobølgetopper.

Question 2

Amplituden

Answer 2

avstanden fra likevektsstillingen kaller vi utslaget. Utslaget varierer med tiden. Det største positivet utslaget heter amplituden

Question 3

Frekvens (f)

Answer 3

frekvensen er antall svingninger per sekund. Vi måler frekvens i hertz, Hz (1/s)
f=(antall svingninger)/tid.
F.eks.: en kork svinger 15 ganger på 10 sekunder, finn frekvensen:
f=15/10s=1,5/1s=1,5 1/s=1,5s^(-1)=1,5 Hz

Question 4

Bølgefart

Answer 4

farten av bølgen målt i meter per sekund. Det er et mål på hvor fort svingningene brer seg, og det er det samme som hvor fort energien brer seg. Man kan regne ut bølgefarten slik: v=f*λ. Eksempler på typer bølgefart er: lydfart og lysfart.
Lydfart: 330 m/s
Lysfart: farten til elektromagnetisk stråling.

Question 5

Resonans

Answer 5

Når et svingesystem blir påvirket av en periodisk kraft med samme frekvens som systemets egenfrekvens. Svingningene får større og større amplitude. Tacoma bridge kollapset som følge av resonans i 1940, derfor er det viktig at ingeniører er bevisst på egenfrekvensen til ulike systemer.

Question 6

Tversbølger:

Answer 6

svingebevegelsen skjer på tvers av fartsretningen.

Question 7

Langsbølger:

Answer 7

svingebevegelsen skjer på langs fartsretningen. Lyd i luft er langbølger. Lyden brer seg som fortetninger og fortynninger i lufta.

Question 8

Mekaniske bølger

Answer 8

bølger som bare kan bre seg gjennom stoffer, væsker eller gasser feks: lydbølger

Question 9

Elektromagnetiske bølger:

Answer 9

elektriske og magnetiske svingninger som brer seg. Slike bølger kan også gå gjennom tomt rom. F.eks. lys og radiobølger. Lys blir dannet ved at ladningene svinger veldig fort.

Question 10

Bøyning, bryting

Answer 10

bøyning av bølger oppstår dersom bølger passerer små åpninger. Avhengig av hvor bred åpningen endres brytningen.
Bryting: bølger blir brutt, og fenomenet kaller vi brytning. Brytning av bølger kommer av at bølgefarten forandrer seg.

Question 11

Refleksjon

Answer 11

bølger som faller skrå inn mot en flate, vil bli reflektert på skrå ut igjen med nøyaktig samme vinkel. Dette gjelder for alle typer bølger også elektromagnetiske bølger

Question 12

Interferens

Answer 12

to bølger kan være på samme sted til samme tid. Bølgene lager et interferensmønster når de virker sammen. Utslaget i hvert punkt blir summen av utslagene til hver bølge

Question 13

overlagring

Answer 13

Når to eller flere bølger opptrer samtidig på samme sted. Resultantutslaget blir lik den algebraiske summen av de utslagene bølgene ville ha hatt hver for seg. Konstruktiv overlagring impliserer bølger som forsterker hverandre(Bølgetopp møter bølgetopp; det gir dobbelt så høy bølgetopp. Bølgebunn møter bølgebunn; det gir dobbelt så dyp bølgebunn.). Destruktiv overlagring er når to bølger slokker hverandre ut, altså at en bølgetopp møter en bølgebunn slik at det ikke blir noe bølge i det hele tatt. Støydempende hodetelefoner utnytter dette og lager «motlyd til støy slik at lydbølgen (støyen) og motlyden nuller hverandre ut.

Question 14

Stående bølge

Answer 14

Vi får stående bølger når bølger med lik frekvens og motsatt retning møter hverandre. Stående bølger er svingebevegelser der hvert punkt som svinger beveger seg kun opp og ned. Den flytter seg altså ikke.

Question 15

lyd

Answer 15

Lyd er sanseinntrykk som vi kan sanse ved hjelp av hørselen. Lydbølger er mekaniske bølger fordi lyden opptrer seg i fast stoff, væske eller gass. Når lydbølger beveger seg gjennom f.eks. lufta, svinger luftmolekylene i samme retning som bølgeretningen, altså langs bølgeretningen, derfor er lyd i luft langsbølger. Lydfarten er 330 m/s. Grunnen til at vi har forskjellige toner er på grunn av frekvensen. høy frekvens tilsvarer lys lyd mens lav frekvens tilsvarer mørk lyder. Menneskeøret kan ikke høre lyder med frekvens lavene enn 20 hz og, ikke lyder med frekvens høyrer enn 20khz.

Question 16

Em stråling

Answer 16

Elektromagnetisk stråling er elektriske og magnetiske felt som brer seg som bølger. Når ladde partikler akselerer sender de ut Em-stråling, altså fotoner. Strålingen består noen minste byggeklosser, som vi kaller fotoner. Jo høyere frekvens strålingen har, jo større er disse byggeklossene. Ioniserende stråling består av enkeltfotoner som har nok energi til å ionisere atomer/molekyler. Vi kan regne ut energien til et foton med formelen E=h*f.

Big bang sende ut store mengder elektromagnetisk stråling som fortsatt eksisterer. Dette kalles den kosmiske bakgrunnsstrålingen. Ifølge teorien «slapp den løs» da elektronene ble bundet til atomkjernene 380 000 år etter big bang. Siden da har strålingen beveget seg uhindret og skal ifølge teorien fylle hele universet. big bang var selve dannelsen av universet for 13,8 milliarder år siden. all energi og materialer, og både tid og rom, var samlet i ett punkt med en utrolig tetthet og varme som utvidet seg veldig raskt. big bang teorien baserer seg på tre viktige observasjoner: rødforskyving, fordelingen av grunnstoffer i universet og bakgrunnsstråling

Alle gjenstander sender ut varmestråling og bølgelengden avhenger av overflatetemperaturen. Et legme som er glødende varmst som sola vil sende ut varmestråling som synlig lys. Et legme med lavere temperatur som jorda vil sende ut varmestråling i IR-spekteret. Jo høyere temperatur gjenstanden har, desto mer energirik stråling sender den ut.
Både sola og jorda sender ut varmestråling. Forskjellen er at siden sola har mye høyere overflatetemperatur enn jorda (5500 grader mot 15 grader), sender den ut varmestråling med mye kortere bølgelengde (synlig lys) enn jorda (IR). Drivhusgassene i atmosfæren absorberer ikke den kortbølgede varmestrålingen fra sola, men de absorberer den langbølgede varmestrålingen fra jorda. Derfor blir varmestrålingen fra jorda langt på vei fanget inni jord-atmosfære-systemet.

Question 17

em spekteret

Answer 17

Vi er omgitt av elektromagnetiske bølger hele tiden, men det er ikke alle vi legger merke til, noen kan sansene registerere, men ikke alle. Vi har flere elektromagentsike bølger:
1. radiobølger er den bølgen med minst frekvens. I den «høyre» enden av radiobølgespekteret, finner vi mikrobølgene, med kortere bølgelengde. I det messte av trådløs kommunikasjon benyttes radiobølger.
2. infrarød stråling er den bølgen med nest minst frekvens. Alle gjenstander sender ut infrarød stråling (IR), også kalt for varmestråling. Et legme som er glødende varmst som sola vil sende ut varmestråling som synlig lys. Et legme med lavere temperatur som jorda vil sende ut varmestråling i IR-spekteret. Jo høyere temperatur gjenstanden har, desto mer energirik stråling sender den ut.
3. synlig lys: Vårt øye kan oppfatte EM-stråling med bølgelengder mellom 700 nm (rødt) og 400 nm (lilla). Hvitt lys (som sollyset) består av alle regnbuens farger (dvs alle bølgelengder fra 700 nm til 400 nm). Hvis hvitt lys sendes gjennom en regndråpe eller et prisme, vil de ulike bølgelengdene brytes ulikt – og vi får se et regnbuemønster
4. ultraviolett stråling: Sola er så varm at den sender ut UV-stråling i tillegg til synlig lys
UV-stråling deles inn i UV-A, UV-B og UV-C. UV-A og UV-B (400-280 nm) danner pigment i huden vår (melanin), men kan også gjøre oss solbrente. UV-C (280-10 nm) er så energirik at den er ioniserende (og vil derfor lett gi oss hudkreft). UV-C fra sola stoppes av ozonlaget i atmosfæren
6. røntgenstråling: Ble oppdaget (ved en tilfeldighet) av Wilhelm Conrad von Röntgen i 1895, som kalte det x-stråling (X rays). Han brukte kona som forsøkskanin, og tok det første røntgenbildet av hånda hennes. Brukes i dag til diagnostisering i tannhelsen og helsevesenet (røntgenbilder og CT), men merk at personalet alltid går ut eller har på seg blyforklær når bilder tas – fordi strålingen er ioniserende (og derfor kan skade cellene i kroppen)
7. gammastråling: Dette er den aller mest energirike EM-strålingen og har høyest frekvens. Den kan sendes ut av ustabile radioaktive atomkjerner. Gammastråling brukes blant annet til å drepe kreftceller (stråleterapi)

Question 18

mikrobølgeovn

Answer 18

hvordan varmer mikrobølgeoevnen opp mat?: maten inneholder vannmolekyler og vannmolekyler er polare. der elektriske feltet i mikrobølgeovnen dreie vannmolekylene når det elektriske feltet skifter retning. Når dette skjer 2,45 milliarder ganger i sekundet (f=2,45), skapes mye friksjon som varmer maten. Ståendebølger i mikrobølgeoenen – de samme steden blir varmet mest (og minst): det er derfor bunnplata roterer. Avstanden mellom to punkter med maksimal oppvarming er en halv bølgelengde. Bølgeligninga = c=f*bølgelengde.
F=2450 MHz = 2,45 GHz. ½ bølgelende=6,2, dvs en hel bølgelende = 12,4 cm = 0,124 m
F=2,45 10^9/s. Dvs at bølgeligninga er: f= 0,124 * 2,4510^9/s = 3 * 10^8 m/s
, elektriske og magnetiske felt, mikrobølger.

Question 19

mobiltelefoni

Answer 19

I moderne trådløs kommunikasjon mellom en sender og en mottaker, er informasjonen som sendes elektriske signaler, og informasjonsbæreren er elektromagnetiske bølger. Det elektriske signalet gjøres om til elektromagnetiske bølger ved hjelp av en antenne. Bølgelengden til bærebølgen blir fire ganger så lang som antennelengden (kvartbølgelengdeantenne)
Med en frekvens på 2,4 GHz, får du en bølgelengde på λ=c/f=(3∙10^8 m/s)/(2,4∙10^9 Hz)=0,125 m=12,5 cm
Antennelengden blir da 12,5 cm/4=3,1 cm (passelig plass i lomma)
§ De siste årene er det meste av den trådløse kommunikasjonen blitt digital. Det innebærer enkelt forklart at et varierende elektrisk signal (f.eks. fra en mikrofon) gjøres om til en lang rekke med enere og nuller. Det første som skjer er at signalet samples – det betyr at spenningen i signalet leses av med bestemte mellomrom
Deretter blir denne spenningen (et tall) gjort om til binær kode (en serie av enere og nuller):
Dette signalet sendes til mottakeren, hvor det igjen gjøres om til et analogt elektrisk signal (og sendes f.eks. til en høyttaler). Det kan høres tungvint ut, men moderne elektronikk behandler digitale signaler svært effektivt (datamaskiner forstår bare enere og nuller)
Bærebølge: Bærebølge er den delen av radiosignalet som muliggjør trådløs radio- og fjernsynsoverføring. Bærebølgen påtrykkes lyd- og bildeinformsjonen som skal overføres. Denne påtrykkingen kalles modulasjon. Den vanligste modulasjonsmetoden er når amplitude til radiosignalet varieres (amplitudemodulasjon). Når frekvensen til radiosignalet variere, kalles det frekvensmodulasjon.

Question 20

hvordan snakker mobiltelefoner sammen?

Answer 20

1. Vi presser luft gjennom stemmebåndet og får det til å vibrere
2. Vibrasjonen lager trykkbølger som forplanter seg gjennom luften (lyd)
3. Lyden får en membran i telefonens mikrofon til å vibrere, og lydbølgene blir til vekselspenning i telefonen
4. Vekselspenningen akselererer elektroner i telefonens antenne, og det sendes ut elektromagnetiske bølger (radiobølger)
5. Radiobølgene går via basestasjoner til mottakertelefonen, hvor de fanges opp av antennen – og skaper vekselspenning i telefonen
6. Vekselspenningen får en membran i telefonens høyttaler til å vibrere – og det skapes igjen lydbølger
7. Vibrasjonene fanges opp av mellomøret, hvor de omdannes til elektriske signaler som sendes til hjernen

Question 21

Radioaktivitet

Answer 21

Hva er radioaktivitet: partikler eller em-stråling som blir sendt ut fra ustabile atomkjerner. Det måles i becquerel ((Bq) 1Bq= 1 omdanning per sek). Radioaktiv stråling er ioniserende fordi den er så energirik at den kan rive løs elektroner i molekyler eller atomer. Vi har tre typer radioaktiv stråling
1. alfastråling: har vi når en atomkjerne sender ut helium-kjerner (to nøytroner og to protoner) med stor fart. Når atomkjernen sender ut alfastråling, vil de nye resterende atomkjernen inneholde to protoner mindre. Det er dannet et nytt grunnstoff med to nøytroner og to protoner mindre (altså har vi fått et grunnstoff som ligger to hakk til venstre i periodesystemet)
2. betastråling: betastråling har vi når en atomkjerne sender ut et elektron med stor fart. Hvor kommer elektronet fra? Et nøytron (ladning 0) i atomkjernen blir omdannet til et elektron (ladning -1) og et proton (ladning +1). elektronet forlater atomkjernen med veldig stor fart, mensprotonet blir værende. Fordi kjernen nå inneholder ett proton mer, er det dannet et nytt grunnstoff.
3. gammastråling: gammastråling er elektromagnetisk stråling som består av energirike fotoner. Energien i fotonene er en form for « overskuddsenergi» som atomkjernene frigjør etter å ha sendt ut alfa- eller betastråling. Energien til gammafotonene er mange tusen ganger større enn energien til fotonene i synlig lys.
De tre strålingstypene har ulik rekkevidde. Alfastråling rekker bare noen centimeter i luft før den stanser. Det skyldes at heliumkjernene er så store og tunge at de kolliderer med luftmolekyler og fir fra seg mye energi i løpet av kort tid. Betastråling har en større rekkevidde enn alfastråling og kan trenge et stykke inn i huden vår, men stoppes av tre. Gammastråling har en mye større gjennomtrengningsevne, men blir først stoppen av en tykk blyplate eller betongvegg. Strålingen kan bare gjøre skade der den avsetter energien sin, altså der strålingen absorberes. Halveringstiden er den tiden som går før halvparten av atomkjernene i det radioaktive stoffet har henfalt til andre atomkjerner. dette beskrives va mor isotoper og datter isotoper. Morkjerne er kjerne du har før utsendelse av alfastråling.
Feks: et C-14 har halveringstiden 5730 år.

Question 22

C-14 datering

Answer 22

• grønne planter tar opp co2 fra lufta i fotosyntesen, og noen av disse molekylene inneholder karbon-14
• i alle levende organismer er forholdet mellom karbon-14 og de andre karon-isotopene det samme (ca:1:10^12).
• når organismen dør, begynner mengden av karbon-14 å minke med halveringstid 5730 år.
• Litt av den døde organismen blir brent og det blir frigjort co2-gass.
• Forskere bestemmer andelen av karbon-14 i co2-gassen (og dermed også i den døde organismen) ved å registrere betastrålingen fra radioaktivt karbon-14 med en detektor.

Question 23

isotoper, stråledose

Answer 23

et grunnstoff består av atomer med samme antallet protoner i kjernen, men antallet nøytroner kan derimot varierer. Vi sier at grunnstoffene har forskjellige isotoper. Atomkjernen til neon av isotopene er ustabile og er derfor også radioaktive.
Stråledose: stråledose er et mål på hvor mye energi som er blitt overført fra et radioaktivt stoff til mennesker, og måles i sievert (SV). Årlig stråledose for en gjennomsnitts-nordmann er 4-5 mSv/år, denne stålingen kaller vi bakgrunnsstrålingen (at vi er omgitt av stråling hele tiden). Radon er den viktigste delen av bakgrunnsstrålingen og kommer fra uran i berggrunnen, og siver opp av bakken som gass. Radon avgir alfastråling , derfor kan det gi lungekreft hvis den pustes inn over tid.

Question 24

Positive og negative hendelser pga ioniserende stråling

Answer 24

Ioniserende stråling er energirik stråling som kan «sparke» ut elektroner i atomer som blir truffet, slik at det sannet ioner. Ioniserende stråling er stråling fra radioaktive stoffer (alfa, beta, gamma) samt røntgen- og UV-stråling.
Om en celle blir bestrålt kan det føre til at cellen får endring i DNA. Den cellen kan enten bli reparert ellers får cellen en permanent skade i DNA. Denne skaden kan være uten biologisk betydning, det kan være en tilfeldig skade som fører til kreft eller genetisk skade eller en akkutt skade søm fører til organsvikt eller død. men ioniserende stråling brukes til diagnostering og kreftbehandling.
- Røntgen og CT: røntgenfotografering brukes for å «se» inn i kroppen. Strålingen blir absorbert av tunge atomkjerner, som vi har i skjelettet vårt. Et spesialtilfelle av røntgenstråling er CT. Ct er en forkortelse for computeromografi. En CT-maskin tar bilder av kroppen fra mange sider ved at røntgenrøret og detektoren roterer rundt pasienten.
- Scintigrafi: er en undersøkelsesmetode der man benytter gammastråling. Pasienten får tilført et radiofarmakon. Et kamera utenfor pasienten registrerer gammastrålingen og gir et bilde av det aktuelle organet.
- PET-scan: er en metode der man bruker en radioaktiv isotop til å lage bilder. PET gir veldig nøyaktige bilder helt ned på cellenivå.

• Kreftbehandling ekstern: kreftsvulster kan behandles i ekstern stråleterapi ved at kreftcelene bestråles fra ulike vinkler med beta- og gamma-stråling (eller røntgenstråler)
• Krefbehandling indre: kreftsvulster kan også utsettes for indre strålebehandling. Kreft i skjoldbruskkjertelen behandles feks: ved at radioaktivt jod sprøytes inn i blodet. Her sales alt jod i blodet, så skjoldbruskkjertelen mottar nesten all strålingen fra stoffet. Halveringstiden er 8 dager

Question 25

henfallskjema

Answer 25

gir info om hvor mye energi det er i strålingen fra de forskjellige isotopene (fordi ulike isotoper har svært forskjellig energi)