Visa fråga/svar

 

Ljud-Ljus-Vågor [12793]

Fråga:
Hej! Hur förklarar man på atomnivå att inte röntgenstrålning går genom ben och att gammastrålning stoppas av bly och att radiovågor går genom det mesta? Detaljerat svar önskas!
/kristina b, rudbeck, örebro

Svar:
Vi talar alltså om elektromagnetisk strålning, se Electromagnetic_radiation#Types_and_sources,_classed_by_spectral_band_(frequency) .

När elektromagnetisk strålning träffar materia kan det hända många olika saker beroende på vilken energi (frekvens, våglängd) strålningen har. Om strålningen stoppas eller släpps igenom beror på sannolikheten för växelverkan medelst någon process.

För gamma- och röntgenstrålning finns tre effekter man behöver ta hänsyn till: fotoelektriska effekten, comptonspridning och parbildning. Absorptionen beror av sannolikheten att någon av dessa processer sker. Bly har t.ex. högt atomnummer (Z), och sannolikheten för fotoelektriska effekten ökar som Z4.5. Bly, med det höga atomnumret Z=82, är alltså mycket effektivt för att stoppa gammastrålning.

För synligt ljus är processen typiskt en exitation av någon atom- eller molekylnivå. Om strålningens energi passar till en sådan excitation så absorberas strålningen, annars inte. På så sätt får olika material olika färger - olika våglängder absorberas olika.

Mikrovågsstrålning (från t.ex. mikrovågsugn eller mobiltelefon) absorberas av vattemolekyler eftersom dessa är elektriska dipoler. Den elektromagnetiska energin övergår i värme (slupmässig rörelse hos molekyler). Däremot växelverkar miktovågsstrålning nästan inte alls med material som glas och plast. Keramik varierar en hel del eftersom det kan innehålla vatten. Ledande material (metaller) innehåller fria elektroner, vilka kan påverkas av mikrovågor genom att elektronerna sätts i rörelse. Detta skapar strömmar i metallen och värmer upp den. Den mesta mikrovågsstrålningen reflekteras dock i metallytan.

För radiovågor finns det på atomär nivå nästan ingen effekt som orsakar en växelverkan. Radiostrålningen går alltså obehindrat genom de flesta material. Det som kan orsaka växelverkan är fria elektroner. Detta är orsaken till att radiostrålning absorberas av metaller - radio och mobiltelefon fungerar dåligt i hus som innehåller mycket armeringsjärn.

Se Nationalencyklopedin för detaljer om ovanstående begrepp: fotoeffekt , comptonspridning och parbildning . Se även mer detaljerade artiklar i Wikipedia (de engelska motsvarigheterna är svårare men bättre): Fotoelekrisk_effekt , Comptonspridning och Parproduktion . Länk 1 och 2 innehåller beskrivningar av hur elektromagnetisk strålning av olika våglängd växelverkar med materia.

Bilden nedan visar det elektromagnetiska spektrum (radar är vad som ofta kallas mikrovågsstrålning). Energin för en foton med frekvensen v och våglängden l ges av

E = hv = hc/l

där c är ljushastigheten och h Plancks konstant.



/Peter E

Nyckelord: fotoelektrisk effekt [7]; elektromagnetisk strålning [16]; comptonspridning [3];

1 http://resources.yesican-science.ca/trek/radiation/final/index_em_matter.html
2 http://www.madsci.org/posts/archives/2010-03/1269002620.Ph.r.html

*

 

 

Frågelådan innehåller 7353 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2019-01-22 11:42:47.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.