Spekter og stråling på Naturfag 2



Det elektromagnetiske spekteret gir oss synlig lys når bølgelengdene er mellom 400 og 700 nanometer. Et enkelt håndholdt spektroskop spalter lyset, og viser oss hvilke deler av spekteret det inneholder. Lyspærerer vil typisk gi spesifikke bølgelengder, skarpt adskilt, med de tre grunnfargene. Dagslyset gir farger i hele fargespekteret som vi kjenner fra regnbuen, med myke overganger. Hvert grunnstoff har sitt elektromagnetiske avtrykk, det vil si at det avgir et kjent spekter når det brenner. Vanlig bordsalt gir en god demonstrasjon av fenomenet. Salt brenner med en gulhvit flamme. Vi kan definere dette med begrepet fargetemperatur, som angir hvilken temperatur angitt i grader Kelvin lyskilden har. en glødepære kan ha en fargetemperatur på 2000 K, solen har 5700 K. Å varme opp  ulike salter på en magnesiastav gir oss et tydelig inntrykk av stoffenes signatur. Vi kan sammenligne fargen vi ser med et spektrogram. Selv om flammen bare varer noen sekunder, er fargen tydelig og samsvarer med spektrogrammet. Her kan vi lese av bølgelengden. Ser vi på flammen i  et spektroskop, kan vi samtidig se skalaen og kartlegge stoffet vi har foran oss. Denne metoden egner seg bedre om vi har stoffet i gassform i et rør – vår varming på magnesiastav går for raskt. I sakte film kan vi likevel følge forsøket, for eksempel i neste naturfagtime. 

Et enkelt lite glassprisme viser tydelig at hvitt lys inneholder hele spekteret. Med litt øving, og en papplate med spalte i, kan vi spalte lysstrålen og få frem spekteret på en skjerm. På kurset fikk deltakerne anledning til å bryte en sjelden solstripe i Bergen.

Det er tre typer radioaktiv stråling: Alfa-, beta- og gammastråling. Med et Geiger-Müllerrør kan vi måle strålingsintensitet, men ikke avgjøre typen stråler. På kurset brukte deltakerne et slikt apparat for å måle bakgrunnsstråling, stråling fra bergarter som er definert som radioaktive, og andre kilder.

Gjennom å stoppe strålingen med ulike medier -papir, glass, bly, andre metaller – kan vi komme frem til hvilken type stråling vi måler. Alfastråling kommer neppe så langt som inn i apparatet, betastråling lar seg stoppe med tynne plater, gammastråling stoppes av blyplaten. Det blir brukt flere måleenheter for å angi stråling og stråledoser. Bequerel er et mål på antall kjernesammenbrudd i kilden per sekund per enhet. Sievert er målt opptatt stråledose i kroppen. Fordi denne enheten er stor, blir milliSievert mest brukt til praktiske formål, som å angi hvor mye stråling en person har fått på en utsatt arbeidsplass.

Det er lett å forbinde radioaktiv stråling med atombomber og annen elendighet -men stråling omgir oss overalt. En sesjon med medioppslag og diskusjoner viser dette: medisinsk diagnostisering og behandling, UV-varsler og kjernekraftverk er i daglig bruk og stadig oppe i samfunnsdebatten. I Bergen er et nytt senter for protonstrålebehandling under bygging. Protonbehandling er en mer målrettet form for kreftbehandling enn den tradisjonelle strålebehandlingen. 

Elektromagnetisk stråling (EM) fra verdensrommet er et tema i læreplanen. Gjennom foredrag og øvinger viste Kjartan Olafsson fra Institutt for fysikk og teknologi hva EM er, og hvordan vi kan arbeide med temaet i skolen. EM fra verdensrommet er lys, synlig eller infrarødt. Måling av spekteret fra stjerner i rommet forteller oss om avstanden til dem. Forskerne måler rødforskyvningen i spekteret, og sammenholder med dopplereffekten. Denne sier at bølger som kommer fra et objekt som nærmer seg, er kortere enn fra ett som fjerner seg. Effekten er den samme som vi oppfatter når vi hører sirenen fra en ambulanse som kommer mot oss eller kjører fra oss. Vi kan med disse verktøyene si mye om stjernene; avstand, retning og sammensetning av grunnstoff. 

foto Sindre Skrede

Nordlys er spennende, spektakulært og interessant både for elever og forskere. Kristian Birkeland var pioner i nordlysforksningen, og fant grunnleggende egenskaper ved dette merkelige fenomenet. Ioniserte partikler fra solvinden som kommer inn i jordens magnetfelt gir nordlys. Mest nordlys er det i en oval omkring nordpolen. Det er fire ‘akter’ i nordlysdramaet, som foregår i 100-150 kilometers høyde: Først ser vi et grønt slør i omtrent en halvtime, det er rolige forhold på himmelen. Deretter øker lysstyrken, og nordlyset trekker mot sør. Tredje akt er en eksplosjonsfase, der lyset beveger seg mye. I siste del spakner det hele og slutter. Strømstyrken i nordlyset kan komme opp i en million Ampére. Solflekkaktiviteten er den direkte årsaken til nordlyset, som dermed varierer med utbrudd på solen. 

Venus er vår naboplanet, og det mest lyssterke objektet vi ser på himmelen. Tidlig om morgenen på kursdag 2 kunne deltakerne se Venus, Jupiter og andre av de kjente stjernene på himmleen i teleskop. Jupiter løftet seg såvit over horisonten, mens månen hyggelig nok holdt seg unna slik at de himmelen ikke ble for lys. Denne mørke morgenen kunne deltakerne også prøve ut apper for navigasjon på stjernehimmelen, som ‘Starwalk’ og ‘Distant suns’, eller som på bildet: SkyView.

 

Vedlegg