⑧ Atom & kjernefysikk ☢️
Alt er bygget opp av atomer – men hva er inne i atomet? Protoner, nøytroner og elektroner. Og inne i kjernen skjuler det seg uhyrlige mengder energi. E = mc² er kanskje den mest berømte ligningen i historien!
Hva handler atomfysikk om?
Atomfysikk handler om hvordan atomer er bygget opp, hvordan lys kan sendes ut og absorberes, og hvordan ustabile kjerner kan sende ut stråling.
Dette må du skille
- Atomnummer Z: antall protoner.
- Massetall A: protoner + nøytroner.
- Isotoper: samme grunnstoff, ulikt antall nøytroner.
- Ion: atom med elektrisk ladning.
Typiske feil
- Å tro at halveringstid betyr at alt er borte etter to perioder.
- Å blande alfa-, beta- og gammastråling.
- Å glemme at beta-minus øker atomnummeret med 1.
📐 Formler og fakta
Smart regel: Ved kjerneoppgaver må massetall og atomnummer være bevart på hver side av reaksjonen. Sjekk A og Z som en liten bokføring.
| Størrelse | Formel / verdi | Beskrivelse | Enhet |
|---|---|---|---|
| Halveringstid | N = N₀ · (½)^(t / T½) | N₀ = startantall, T½ = halveringstid | — |
| Aktivitet | A = λ · N | λ = henfall-konstant, N = antall atomer | Bq |
| Henfall-konstant | λ = ln(2) / T½ | Sammenheng mellom λ og T½ | s⁻¹ |
| Massenergi | E = m · c² | c = 3×10⁸ m/s. Enorm energi i liten masse! | J |
| Atomnummer Z | Z = antall protoner | Bestemmer grunnstoffet | — |
| Massetall A | A = Z + N | Antall protoner + nøytroner | — |
| Stråling | Symbol | Hva er det? | Rekkevidde / stoppet av |
|---|---|---|---|
| Alfa-stråling | α (He-4 kjerne) | 2 protoner + 2 nøytroner, positiv ladning | Noen cm luft / papir |
| Beta-stråling | β⁻ (elektron) | Nøytron → proton + elektron. Negativ ladning. | Noen mm aluminium |
| Gamma-stråling | γ (fotoner) | Elektromagnetisk stråling fra kjernen. Ingen ladning. | Bly / betong |
💡 Fission = spalting av tunge kjerner (eks. uran) → atomkraftverk. Fusjon = sammenslåing av lette kjerner (eks. hydrogen) → solen, fremtidens energi!
🃏 Vippekort
Atomkjernen
Klikk for innhold
Senter av atomet. Inneholder protoner (+) og nøytroner (0). Svært tett – nærmest alt av massen!
Isotoper
Klikk for definisjon
Atomer av samme grunnstoff (likt Z) men med ulikt antall nøytroner (ulikt A). Eks: C-12 og C-14.
Halveringstid T½
Klikk for definisjon
Tid for halvparten av kjernen å henfalle. Uavhengig av mengde! Varierer fra ms til milliarder år.
N = N₀·(½)^(t/T½)
Alfa-stråling
Klikk for egenskaper
He-4 kjerne. Stor og tung → lav rekkevidde, stoppes av papir. Farlig inne i kroppen!
Beta-stråling
Klikk for egenskaper
Elektron (β⁻) eller positron (β⁺) fra kjernen. Medium penetrasjonsevne. Stoppes av tynn aluminium.
Gamma-stråling
Klikk for egenskaper
Høyenergetiske fotoner fra kjernen. Høy penetrasjonsevne. Trenger bly/betong for å stoppes.
Fission
Klikk for forklaring
Spalting av tung kjerne (f.eks. U-235) ved nøytrontreff. Frigjør enormt mye energi + flere nøytroner (kjedereaksjon).
E = mc²
Klikk for info
Einsteins berømte formel: masse kan omvandles til energi. 1 gram = 9×10¹³ J (ca. 21 kilotonns TNT)!
📝 Eksempel – trinn for trinn
Et radioaktivt stoff starter med 800 g. T½ = 5 år. Hvor mye gjenstår etter 20 år?
1
Finn antall halveringsperioder:
n = t / T½ = 20 / 5 = 4 perioder
2
Bruk formelen:
N = N₀ · (½)⁴ = 800 · (1/16)
N = 50 g gjenstår
3
Alternativt – steg for steg:
800 → 400 → 200 → 100 → 50 g ✓
EKSEMPEL 2
Alfa-henfall av Radium-226 (⁸⁸Ra): ²²⁶Ra → ? + α. Hva er produktkjernen?
α = ⁴He. A: 226−4 = 222. Z: 88−2 = 86 → ²²²Rn (Radon-222) ✓
🧮 Halveringstid-kalkulator
Beregn mengde etter henfall: N = N₀ · (½)^(t/T½)
🎯 Quiz