En resa från Demokritos ( f.kr) till atombomben 1945

Transkript

1 En resa från Demokritos ( f.kr) till atombomben 1945 kapitel 10.1 plus lite framåt: s279 Currie atomer skapar ljus - elektromagnetisk strålning s277 röntgen s278 atomklyvning s289 CERN s274 och lite bakåt: Örstedt s230 magnetism och elektricitet hör ihop elektromagnetisk strålning, spektrum s154

2 En resa: från Demokritos (filosof f.kr) till atombomben 1945.allt består av små odelbara partiklar - atomer..ingen kunde visa att teorin stämde ==> hans teori glömdes bort. slutet 1800-talet: i fysiken har vi upptäckt allting, vi vet allt men; början av 1900-talet experiment ==> spännande/underliga resultat: ==> atomer finns nog kraft och rörelse ljus och ljud elektricitet, magnetism och sambandet dem emellan Hans-Christian Örnstedt upptäckte sambandet av en slump när han föreläste, s : Atomteorin ==> datorer, kärnkraftverk, genteknik..

3 : Atomteorin ==> datorer, kärnkraftverk, Albert Einstein bekräftar att atomer finns JJ Thomas upptäcker elektronen Wilhelm Röntgen upptäcker röntenstrålningen Ernest Rutherford upptäcker atomkärnan Heinrich Hertz ljus kan skapa elström, ca mitten 1880 Niels Bohr första hållbara atommodel, 1913 Marie Curie radioaktiva grundämnen Lise Meitner förklarar hur en urankärna kan klyvas Otto Frisch : första teoretiska mekanism detonera a-bomb Henri Becquerel upptäcker radioaktivitet, 1896 Alfred Nobel Röntgen förste nobelpris i fysik. 1903: Currie och Becquerel, fysik 1911: M Currie, kemi 1922: Bohr, fysik

4 Einstein - bekräftar atomen 1905: pollenkorn i vatten rörde sig fullständigt kaotiskt; Einstein visade att det berodde på atomernas slumpmässiga rörelse ==> atom-teorin från Demokritos accepterades Thomas - elektronen systematiska experiment visar att atomen bestod av mindre delar; elektroner strålar mellan metallplattor med el-ström Röntgen - strålningen som kommer att kallas röntgenstrålning upptäckt via experiment Rutherford - atomkärnan experiment; skjuter positiva partiklar på ett ämne ==> de flesta partiklar går rakt igenom ==> 1: atom består nästan bara av tomrum, 2: någon slags kärna, positivt laddad, torde finnas inne i atomen. Han tänkte sig atomen som ett planetsystem, kärnan är solen och elektronerna planeterna som snurrar i sina bestämda banor Hertz - ljus med vissa våglängder kan skapa elström experiment; ljus med vissa våglängder belyser metallplatta ==> elektroner lämnar plattan (negativt laddade partiklar) (elström är ju att elektronerna rör sig ( flyter )) Bohr jobbar med Rutherford - Bohr s atommodel experiment; moln med elektroner, nivåer/skal i molnet, elektronerna kan röra sig mellan nivåerna, slumpartat Becquerel - radioaktivitet, 1896 slumpartad upptäckt; uran torde sända ut någon slags strålning Marie och Pierre Currie upptäckte fler radioaktiva ämnen; radium, polonium

5 under 1930-talet började fysiker att skjuta neutroner mot atomkärnor 1939: skjuta neutroner på en uranisotop ==> 1: urankärnan delades i två delar samt 2: energi frigjordes kärnklyvning fission Lise Meitner och Otto Frisch förklarar/visar hur det går till Kunskapen ==> ny typ av bomb, atombomben miljarders miljarder atomkärnor klyvs under bråkdelen av sekund, en kedjereaktion som är okontrollerad ==> mycket stora mängder energi, en gigantisk explosion bomben över Hiroshima laddad med uran 6/ Nagasaki plutonium 9/ kärnklyvning, s289 en neutron > en kärna klyvs ==> 2-3 neutroner far iväg ==> klyver andra kärnor ==> osv 1945

6 s Einstein lägger ihop sina teorier och studier med Hertz ljusexperiment och kommer fram till att elektronerna lämnar metallplattan endast då den träffas av precis den energimängd som är tillräckligt stor för att övervinna den energi som håller fast elektronen, dvs det inkommande ljuset måste ha en viss energi för att kunna slita loss elektroner ==> revolutionerande tanke, som förändrar fysikforskningen 1913 kommer Bohr s atommodell, som vidareutvecklas fram till ca 1930, den gäller än idag man vill lära sig mer om atomernas inre. s272; 1950-talet: partikelaccelerator byggs CERN i Geneve elektroner o partiklar ges enorma hastigheter och krockar med annan partiklar ==> man hinner se en liten glimt av materiens innersta.under 50, 60, 70-talen görs många upptäckter.

7 Bohr s atommodel 1913 elektronerna rör sig i cirkulära banor runt atomkärnan, krafter och rörelsemoment påverkar elektronerna ==> elektronerna kan enbart ha vissa banor/energinivåer. När elektron faller till Lägre energinivå ==> ljus sänds ut (atomen avger energi, i form av strålning sänds ut, s277) När elektron flyttar till Högre energinivå ==> ljus absorberas (atomen tar upp energi, s277) ==> Bohr kunde förklara en atoms sk spektrallinjer spektrallinjer är färgade och svarta linjer i ljusspektrumet från en ljuskälla, linjerna uppstår när elektronerna i ljuskällans atomer flyttar sig mellan energinivåerna energinivåerna och därmed skillnaden mellan nivåerna är specifika för varje ämne ==> spektrallinjerna kan användas till att identifiera ämnet emissionslinjer (färgade linjer) när elektronerna går från högre till lägre absorptionslinjer (mörka linjer) när elektronerna går från lägre till lägre högre

8 elektromagnetisk strålning (åk 7) s154 strålning med olika våglängder gammastrålning röntgen ultraviolett synligt ljus infraröd (värme) mikrovågor mikrovågsugnar mobiltelefoner radiovågor

9 kapitel inledning det finns ca 100 typer av atomer - de är våra grundämnen, se periodiska systemet ett grundämne består endast av en enda typ av atom grundämnens atomer kan slå ihop sig ==> annat ämne bildas en molekyl innehåller flera atomer en typ av atomer; grundämne flera typer av atomer; kemisk förening

10 atomens delar och massa, s atomkärnan består av protoner (positivt laddade) och neutroner (ingen laddning) proton och neutron är ungefär lika stora, med samma massa, ca 2000 gånger större än elektronens massa ; densiteten i kärnan är enorm (se sockerbit på s275) proton och neutron sitter ihop med superstor kraft runtomkring kärnan snurrar elektroner i olika skal/energinivåer antal protoner = antal elektroner atomes storlek: på en mm får ca 1 miljon atomer plats om atomen är som Globen ==> kärnan är som ett blåbär och elektronen är som ett knappnålshuvud och det är ca 50 m mellan kärnan och elektronen ==> atomen består mest av tomrum skillnaden mellan olika typer av atomer är antalet protoner i kärnan antal protoner = atomnummer elektronerna bestämmer ämnets egenskaper; mjukt, fast, gas, huruvida reagera med andra ämnen elektronerna snurrar i skal runt kärnan i innersta skalet får max 2 elektroner plats i andra skalet får max 8 elektroner plats ett skal måste bli fullt innan elektronerna kan finnas i nästa skal en atom som har fullt med elektroner i sitt yttersta skal reagerar inte så gärna med andra ämnen en atom är normalt sett elektriskt neutral, pga antal protoner = antal elektroner om en atomen råkar få fler elektroner än protoner, bildas en negativ jon om en atomen råkar få färre elektroner än protoner, bildas en positiv jon jon

11 atomnummer, massnummer, isotop, s276 antal protoner = atomnummer masstal = summan av antal protoner och neutroner se skrivsätt s276 isotop är variant av samma atom isotoper av en atom (av ett grundämne) har alla samma antal protoner men olika antal neutroner, samma atomnummer men olika masstal

12 elektronhopp s när elektron rör sig (faller) från högre till lägre skal/energinivå avger atomen energi i form av elektromagnetisk strålning beroende på mellan vilka energinivåer elektronen rör sig emellan = hur långt hoppet är, sänds olika strålningsfrekvens ut, dvs ibland blir det synligt ljus och ibland röntgenstrålning, beroende på vilken atom det är.

13 10.3 s280 strålning uppstår pga elektronhopp samt kan uppstå i atomens kärna (Becquerel upptäckte) i kärnan isotoper av grundämnen där kärnan har för mycket energi, dvs kärnan är instabil och vill komma i balans genom att göra sig av med energi ==> kärnan strålar ut energi (sönderfaller) alfastrålning betastrålning gammastrålning alfastrålning alfapartikel: 2 protoner och 2 neutroner (dvs heliumkärna) betastrålning elektroner (kallade betapartiklar) skickas iväg från kärnan en neutron omvandlas till en proton och en elektron gammastrålning är som synligt ljus och röntgenstrålar, dvs elektromagnetisk strålning, med mycket hög energi

14 10.3 s281 när sker radioaktivt sönderfall kol-14, se även sida 282 halveringstid