Stråling

Temaoversikt

• Energi, bølger og partikler
• Elektromagnetisk stråling
• Spektre
• Verdensrommet
• Solen
• Drivhuseffekt
• Ozonlaget

Energi, bølger og partikler

Stråling: energi som sendes ut, emmitteres, fra en strålingskilde i form av bølger eller partikler

Sort legeme-stråling

• Et sort legeme er en idealisert dings som absorberer all stråling rettet mot den.
• Problem i 1900: nå et sort legeme emitterer stråling (først og fremst varme) så sa den gjeldende teorien at energien til strålingen er uendelig stor.  
• Max Planck: løste problemet ved å anta at energi er delt opp i små pakker - at strålingen er kvantisert.

Fotoelektrisk effekt

• Når lys treffer et metall slås elektroner løs, en effekt som var vanskelig å forklare med klassisk teori
• Einstein brukte samme tankegang som Planck før ham: Hva hvis lys kommer i diskrete verdier?
• Einstein kalte pakkene med lys for fotoner, dette ble senere navnet på lyspartikler.
• Lys har blitt sett på som både partikler og bølger etter dette

Hvordan beskrive bølger?

• Bølgelengde: λ
• Hastighet: v, c 
• Frekvens: f, (ν)

v = f λ

c = f λ

Elektromagnetisk Stråling

James Clerk Maxwell

Infrarød stråling

• Oppdaget av Herschel i 1800
• Blir gjerne kalt varmestråling
• Om temperaturen til noe blir veldig høy, blir strålingen til objektet så energirik at strålingen "glir" over til det synlige spektere - først rødt.

Röntgenstråling

• Oppdaget i 1895 av Wilhelm Conrad von Röntgen
• Röntgen-fotoner er svært energirike, med kort bølgelengde. De trenger derfor gjennom gjenstander som er ugjennomtrengelige for synlig lys.

Radiobølger

• Et bredt spekter av bølger: fra 1mm til 10000m i bølgelengde
• All trådløs kommunikasjonsteknologi er basert på radiobølger
• Spekteret inkluderer: mikrobølger, radarbølger, FM, TV, Kort-, mellom- og langbølger.

Spektre

Fraunhoferlinjer

• Josef von Fraunhofer oppdaget sorte linjer da han studerte spredt lys i et spektroskop
• Han observerte det vi i dag kaller et absorpsjonsspektrum, da han trodde han kom til å observere et kontinuerlig spektrum.
• For å forstå hva et absorpsjonspektrum er må man først forstå hva et emmisjonsspektrum er

Bohr's atommodell

• Elektroner kan bare være i diskrete baner/skall/orbitaler/energitilstander
• For at et elektron skal få en høyere energitilstand, trengs energi
• Likeledes, når et elektron faller til en lavere energitilstand frigjøres energi

Energisprang og EM-stråling

• Når vi sender strøm gjennom en gass, vil elektroner med stor fart kollidere med atomer i gassen
• Disse atomene får høyere energi, dvs elektroner blir eksitert til et skall lenger unna kjernen
• Elektronet faller straks tilbake til et skall nærmere kjernen
• Energi frigjøres i form av et foton

Absorpsjonsspektrum

• Et grunnstoff som har mulighet til å emmitere lys med en gitt energi/bølgelengde/frekvens kan absorbere lys med samme energi/bølgelengde/frekvens
• Fotoner eksiterer elektronene til en gass de passerer igjennom. 
• Elektronene faller med en gang tilbake til en lavere energitilstand og et likt foton sendes ut, men denne gangen er retningen vilkårlig.
• Dette fører til at det blir færre fotoner av akkurat denne energien/bølgelengden/frekvensen som sendes ut i samme retning som de andre
• Svarte linjer i spekteret!

Oppdagelsen av Helium

• Oppdaget av Jules Janssen i 1868
• Han kikket på solspekteret under en solformørkelse gjennom en prisme da han var på tur i India
• Oppdaget en gul linje i solspekteret
• Denne gule linjen kom fra et hittil ukjent grunnstoff
• Dette grunnstoffet fikk navnet Helium etter Helios, som er navnet på den greske guden for solen.

Ozonlaget

Kaldt vær, KFK + sollys

• Klorfluorkarbongasser tar svært lang tid å bryte ned og kommer derfor etterhvert helt opp til stratosfæren
• UV-stråling treffer KFK-molekylene og klor frigis. Frie kloratomer reagerer lett med andre molekyler
• De reaktive kloratomene river løs et oksygenatom fra ozonemolekylene.
• I kaldt vær dannes perlemorsskyer med iskrystaller i. Disse bidrar til denne prosessen.

Montrealprotokollen

• Det kan argumenteres for at dette er den mest vellykkede internasjonale klimaavtalen noensinne.
• 1991: utslipp av KFK-gasser forbudt i Norge
• 2004: Norsk forbruk av ozonreduserende stoffer reduserte med 99% ift 1986
• Ozonlaget vil være tilbake på 1980-nivå i 2050 (jaja..)

UV-indeks

• Et mål på hvor sterk UV-strålingen er nede ved bakken
• Tykkelsen på ozonlaget, skyer, solhøyde og refleksjon av stråling fra bakken har innvirkning på UV-indeksen

Typer UV-stråling

• UVA er den mest langbølgede formen, trenger langt inn i huden.
• UVC er kortbølget og har høy energi, men når ikke så langt inn i huden.

"Farer" og farer ved å være i solen

• Forbrenninger (solbrent)
• Malignt melanom (føflekkreft)
• Snøblindhet
• Grå stær
• UV-stråling kan svekke immunforsvarer og aktivere enkelte virus
• Stimulerer til økt produksjon av D-vitamin i huden
• Utvidede blodkar i huden