Vad är strålning Två typer av strålning Partikelstrålning Elektromagnetisk strålning Föreläsning, 27/1 Marica Ericson Två typer av strålning James Clerk Maxwell Partikelstrålning Radioaktiva kärnpartiklar Laddade partiklar, t.ex. elektroner Elektromagnetisk strålning Senare i kursen (I atomernas värld) Vykort från Maxwell till Tait 1831-1879 Maxwell såg sambanden mellan magnetfält (B) och elektriskt fält (E) Q E da = ε 0 B da = 0 dφb E dl = dt dφ B dl = µ 0 I + ε 0 dt Lösning av Maxwells ekvationssystem visar att en vågrörelse kan uppkomma där E- och B-fälten ingår. E Två typer av vågrörelse Mekanisk: Ljudvågor Havsvågor Elektromagnetisk: Ljus Radiovågor Mikrovågor Störningar som propagerar i ett elastiskt material Störningar i elektromagnetiskt fält som kan propagera i vakuum 1
Vågrörelse karakteriseras av Elektromagnetisk strålning Våglängd Frekvens (svängningar/sekund) = 1/ periodtid Utbredningshastighet hastighet Amplitud våglängd Hastig het = lju 300 00 sets h 0 km/s astigh et Amplitud Periodtid Radiovågor: et elektromagnetiska spektrumet: Högre frekvens Längre våglängd 0. 0.0 Radiovågor: 0. 0.0 Mikrovågor: 0. 0.0 0. 0.0 2
Mikrovågor: Infrarött: 0. 0.0 Synligt ljus: 0. 0.0 Ultraviolett: 0. 0.0 Röntgenstrålning: 0. 0.0 γ-strålning: 0. 0.0 0. 0.0 3
Solens spektrum γ-strålning: 0. 0.0 Hur kan vi se färger 0. 0.0 Färgblandning Känselceller i ögat: tappar och stavar Tappar känsliga i olika våglängdsområden Omvandlar ljusimpuls till elektrisk signal Fig. 27.09 UV-ljus och huden Ljus och människokroppen Ofarligt NA-skador UV-ljus: -vitaminproduktion Både bra och dåligt Inducerar NA-skador Triggar hudens melaninproduktion Orsakar förtjockning av huden Påskyndar åldrande Orsakar hudcancer 0. 0.0 4
UV-ljus Malignt melanom UVA UVB UVC 400 nm 320 nm 280 nm 200 nm Blir brun NA skador Hudcancer Blockeras av ozonskiktet Litet penetrationsdjup Orsakar rodnad Hudcancer 1500 2000 fall i Sverige årligen Tunna melanom (< 0.5 mm), 95% överlevnad Tjocka melanom (>4 mm), < 50% överlevnad Malignt melanom Ickemelanomhudcancer Basalcells cancer (BCC) är den vanligaste formen av hudcancer. > 30 000 fall / år Sprider sig nästan aldrig! Måste behandlas. Olika typer: ytliga -> mer aggresiva Min forskning Ljus Vågor eller partiklar? I abnormal > 1.4 I normal Ericson et al. J. Photochem. Photobiol. 2003 5
Ljus Vågor eller partiklar? Ljus utövar kraft Ljus är uppför sig som om det både är vågor men samtidigt partiklar. Fotonen = masslös partikel Båda modellerna är korrekt Är jag en partikel eller våg? Albert Einstein, 1879-1955 E = hυ Kan användas för att fånga små föremål, en sk. optisk pincett ansande jäst-celler Magnetresonansavbildning MRI Röntgendiagnostik ökande biologisk påverkan 0. 0.0 r. Emma Eriksson Använda magneter för att studera kroppen MRI (magnetic resonance imaging) Väteatomer är som små magneter N S 6
Atomen & Spinn Spinn i magnetfält S - 1 H + S N B=0 M=0 N B M Väteatomerna svänger i takt i magnetfältet Orginalbilden Informationen kärnornas olika frekvenser. ky B 0 B 1 M z = 0 M xy 0 kx Radiofrekvens-fältet RF (B 1 ) som är vinkelrätt mot B 0 oscillerar Resonans med atomkärnorna. Kärnmagnetisk resonans! Matematisk bildbehandling MRI kräver starka magnetfält Ca 1.5 Tessla (100 000 ggr jordens magnetfält!) Supraledande elektromagneter, kräver flytande Helium 7
EKG 1 2 3 =>39 C Säkerhet med MRI 1. Magnet 1 Qench 2. Gradientspole 3. RF-spole 3 Brännskada 2 3 1 2 1 1 1 3 Klick 2 Oljud 3. RF-spole 2. Gradientspole 1. Magnet Sammanfattning Skillnaden mellan partikelstrålning och elektromagnetisk strålning Vågrörelse et elektromagnetiska spektrat Från radiovågor till gammastrålning IR Synligt ljus: Färgspektrum / färgblandning Ljus både vågrörelse och partikel UV-ljus Elektromagnetisk strålning inom medicin Röntgen Radiovågor Nästa gång 3/2: Gravitation och Newtons lagar 8