2.2 RÖNTGENSÄTEILY. (yli 10 kv).

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Koko: px
Aloita esitys sivulta:

Download "2.2 RÖNTGENSÄTEILY. (yli 10 kv)."

Transkriptio

1 RÖNTGENSÄTEILY Erilaisiin sovellutustarkoituksiin röntgensäteilyä synnytetään ns. röntgenputkella, joka on anodista (+) ja katodista () muodostuva tyhjiöputki, jossa elektrodien välille on kytketty hyvin korkea jännite V 0 (yli 10 kv). Anodi on jotain raskasta metallia, esimerkiksi kuparia, ja katodi jotain hyvin kuumuutta kestävää metallia, esimerkiksi volframia. Katodia hehkutetaan, jolloin siitä irtoaa elektroneja, jotka kiihtyvät elektrodien välisessä sähkökentässä ja saavuttavat suuren nopeuden ennen törmäämistä anodiin. Elektronien osuessa anodiin ne lähettävät röntgensäteilyä, jonka spektri (aallonpituusjakauma) on jatkuva tietystä minimiaallonpituudesta ( min ) alkaen ja jossa lisäksi havaitaan yksittäisiä piikkejä viereisen kuvan mukaisesti. Jatkuva spektri on ns. jarrutussäteilyä (bremsstrahlung), joka syntyy elektronien jarruuntuessa ja muuttaessa suuntaansa voimakkaasti kohdemateriaalin ydinten ja elektronien läheisyydessä. Jarrutussäteilyn kvanttien suuruudet määräytyvät siitä miten paljon elektronit luovuttavat kineettistä energiaansa säteilyksi. Minimiaallonpituus syntyy, kun elektroni luovuttaa kaiken liikeenergiansa ( ev 0), joten hc ev0, min missä e on elektronin varaus ja V 0 kiihdytysjännite.

2 12 Monissa sovellutuksissa jatkuvan spektrin osuus röntgensäteilyssä halutaan mahdollisimman suureksi. Tämän vuoksi anodimateriaaliksi valitaan mahdollisimman raskas metalli, sillä röntgenkvanteiksi muuttuva osuus kiihdytettyjen elektronien energiasta on verrannollinen tuloon ( ev0 ) Z, missä Z on anodimateriaalin järjestysluku. Tehtävä: Beetasäteily on suurella nopeudella eteneviä elektroneja (tai positroneja). Pohdi miksi beetasäteilyltä suojautumiseen käytetään yleensä alumiinilevyjä tai pleksilasia. Esimerkiksi raskaan lyijyn käyttäminen on kielletty. Spektripiikit ovat röntgenputken anodimateriaalille tyypillisiä ns. karakteristisia spektriviivoja, jotka syntyvät kiihdytettyjen elektronien törmätessä anodiatomien sisäelektroneihin irroittaen niitä. Aukot täyttyvät ulompien elektronien siirtyessä tilalle ja siirtymissä emittoituu röntgensäteilyä.

3 YTIMEN RAKENNE JA OMINAISUUKSIA Heti ytimen löytymisen jälkeen kysyttiin onko sillä rakennetta ja millainen se mahtaisi olla luvun alkupuolelle tultaessa ytimestä oli muodostunut malli, joka on käyttökelpoinen vielä nykyisinkin. Nukleonit Mallin mukaan ydin koostuu kahdentyyppisistä hiukkasista, positiivisesti varautuneista protoneista ja neutraaleista neutroneista. Nämä hiukkaset ovat yhteiseltä nimeltään nukleoneja. Nuklidit ja isotoopit 19 Protonin varaus ( (49) 10 C) on itseisarvoltaan sama kuin elektronin varaus, joten neutraalissa atomissa kutakin ytimen protonia kohti on oltava yksi elektroni. Ytimessä olevien protonien lukumäärä on ns. järjestysluku Z (atomic number, varausluku, protoniluku). Neutronien lukumäärä on ns. neutroniluku N (neutron number) ja nukleonien kokonaismäärä AZ N on ns. massaluku (atomic mass number). Tätä nimitystä käytetään, koska ytimen massa on hyvin lähellä arvoa Anukleonin massa. Ydin, jolla on tietty A ja tietty Z on ns. nuklidi (nuclide). Nuklidia merkitään symbolilla A Z X, missä X on kyseisen alkuaineen kemiallinen symboli. Esimerkiksi N tarkoittaa typpiydintä, jossa on 7 protonia ja 8 neutronia Atomin kemialliset ominaisuudet määräytyvät sen elektronirakenteesta, ts. ytimessä olevien protonien lukumäärästä. Järjestysluku Z

4 14 määrää siis sen mistä alkuaineesta on kyse. Esimerkiksi seuraavat atomit ovat kaikki hiiliatomeita ( Z 6): 11 6 C, 12 6 C, 13 6 C, C, 6 C, C. 6 Ytimet, joissa on vakiomäärä protoneita, mutta neutroniluku ja siten myös massaluku vaihtelevat, ovat kyseisen alkuaineen ns. isotooppeja (isotopes). Ytimen säde Jo Rutherford sirontakokeillaan havaitsi, että ytimen säteen täytyy olla kymmeniä tuhansia kertoja pienempi kuin itse atomin säteen. Ytimen koko on luonnollisesti jo aaltohiukkasdualismin ja epätarkkuusperiaatteen valossa pakostakin epämääräinen käsite. Ydin voidaan kuitenkin ajatella palloksi, jolle sirontakokeiden perusteella voidaan määrittää (efektiivinen) säde R. Hyvällä tarkkuudella R 13 RA 0, missä R 0 on kokeellisesti määritettävä vakio R 0 1, m. Massoista: Ydinten (ja yleensä varattujen hiukkasten) massat voidaan määrittää esimerkiksi massaspektrometrillä, jossa magneettikentässä liikkuvan varauksen radan kaarevuussäde mitataan. Massa on kätevintä ilmoittaa ns. atomimassayksiköissä u (unified atomic mass unit). Atomimassayksiköissä yhden neutraalin 12 6 C-atomin massa on 12, u. Muunnoskerroin kilogrammoiksi on 27 1u 1, (10) 10 kg. Massat annetaan usein myös energiana (elektronivoltteina). Näin voidaan tehdä, koska massa ja energia ovat ekvivalentteja Einsteinin yhtälön E mc mukaan. 2 Pätee 1u 2 c 931,49MeV.

5 Tärkeitä lepomassoja: 15 kg u MeV elektroni (e) neutroni (n) protoni (p) vetyatomi ( 1 H) deuterium ( 2 1 H) Tehtävä: Osoita, että yksi atomimassayksikkö vastaa energiaa 931,49 MeV. Tehtävä: Osoita, että kaikkien nuklidien tiheys on suurinpiirtein sama ja laske lisäksi rautaytimen (massaluku 56) säde ja tiheys. 3u Vastaus: ei riipu A:sta, 4,59 fm ja 3 4 R kg/m SIDOSENERGIA JA YTIMEN STABIILISUUS Stabiilin ytimen hajoittaminen erillisiksi protoneiksi ja neutroneiksi vaatii energiaa. Tämän vuoksi ytimen kokonaismassa on aina pienempi kuin sen muodostamien protonien ja neutronien yhteenlaskettu massa. Energia, joka vaaditaan nukleonien erottamiseksi on ns. sidosenergia E B (binding energy). Sidosenergia saadaan laskemalla 2 E ( ZM Nm A M) c, B H n missä sulkujen sisältämä osuus on ns. massakato (mass defect). Kaavassa Z A M on neutraalin atomin massa (sisältää elektronit), Z on protonien lukumäärä ja M protonin ja yhden elektronin (siis H Z

6 16 ZM H on siis erillisten proto- Nm on erillisten neutronien yhden neutraalin vetyatomin) massa. nien ja elektronien yhteinen massa. kokonaismassa. n Atomeista yksinkertaisin on vety, jonka ydin koostuu pelkästään yhdestä protonista, eikä sitä siis voida hajoittaa. Seuraavaksi tulee vedyn isotooppi deuterium 2 1 H, jonka ydin koostuu yhdestä protonista ja yhdestä neutronista. Deuteriumin ydintä sanotaan deuteroniksi. Deuteriumin massa on 2, u, joten deuteronin sidosenergiaksi tulee EB (1,007825u 1,008665u 2, u) c 2 0,002388uc MeV 2,224 MeV. Tärkeä mitta sille miten tiukasti nukleonit ovat sitoutuneet toisiinsa on ns. sidososuus EB / A, joka on sidosenergia nukleonia kohti (binding energy per nucleon). Deuteronin tapauksessa EB 2,224 MeV 1,112MeV A 2, joka on pienin luonnossa havaituista sidososuuksista. Kuvassa seuraavalla sivulla on esitetty stabiilien ydinten sidososuudet massaluvun A funktiona. Havaitaan, että sidososuus aluksi kasvaa A:n kasvaessa. Käyrä saavuttaa tasanteen (noin 8,7 MeV) kun A 40 ja lähtee laskuun kun A ylittää arvon 80. Tehtävä: Laske kaikkein voimakkaimmin sitoutuneen ytimen Ni massakato, sidosenergia ja sidososuus. Neutraalin Ni-atomin massa on 61, u. Vastaus: 0,585361u, 545,26 MeV, 8,79 MeV 2

7 17 Käyrän lasku suurilla A:n arvoilla (ja pienillä) tarkoittaa sitä, että raskailla ytimillä (ja hyvin kevyillä) nukleonit ovat heikommin sitoutuneita toisiinsa kuin keskiraskailla ( A 40 80) ytimillä. Tätä ominaisuutta hyödynnetään energian tuotossa fissiolla ja fuusiolla. Joukko protoneita ja neutroneita ei voi spontaanisti muodostaa pysyvää rakennelmaa jo protonien keskinäisen sähköisen poistovoiman takia. Herää kysymys millainen voima voi pitää ytimet koossa ja kumota näin sähköisen hajottavan poistovoiman. Tämän uuden voiman on oltava vahvempi kuin sähköisen voiman, joten sitä sanotaan vahvaksi ydinvoimaksi (strong nuclear force). Vahva ydinvoima on vetovoima, joka vaikuttaa nukleonien välillä. Voima vaikuttaa samalla tavalla onpa kysymyksessä protonit tai neutronit (tai protoni-neutroni pari). Protonit vetävät toisiaan puoleensa vahvan voiman vaikutuksesta ja samanaikaisesti hylkivät toisiaan sähköisen voiman ansiosta. Neutronit ovat neutraaleja, joten ne vain vetävät toisiaan vahvan voiman vaikutuksesta.

8 18 Vahva ydinvoima on huomattavasti monimutkaisempi kuin sähköinen tai gravitaatiovoima. Yksi vahvan voiman tärkeä ominaisuus on sen lyhyt kantama (short-range force). Kahden nukleonin 15 välinen voima on hyvin vahva, kun ne ovat lähempänä kuin 10 m :n päässä toisistaan ja käytännössä nolla tätä kauempana. Sähköinen ja gravitaatiovoima vaikuttavat puolestaan hyvinkin kaukaa (long range forces). Vahvalla ydinvoimalla on muitakin erikoisuuksia. Esimerkiksi, jos ytimen neutronien lukumäärä poikkeaa paljon protonien lukumäärästä, niin ytimen sidosenergia pienenee rajusti ja saattaa johtaa jopa epästabiilisuuteen. Stabiileilla ytimillä protoniluku on lähellä neutronilukua ( N Z). Nuklidien ominaisuuksia esitetään tavallisesti ns. nuklidikartan avulla. Nuklidikartta on ( Z, N)-koordinaatisto, jossa kutakin nuklidia vastaa yksi piste. Nuklidikartassa stabiilit ytimet muodostavat suhteellisen kapean uran (ns. Heisenbergin uoman), joka kääntyy hieman ylöspäin N Z suorasta raskailla ytimillä. Se, että raskaissa ytimissä neutronien osuus on suurempi, on helppo ymmärtää seuraavasti. Raskaammissa ytimissä myös protoniluku Z on suuri, joten sähköisen poistovoiman merkitys on suurempi. Neutronien lukumäärän kasvattaminen yli-suureksi

9 19 kumoaa tämän vaikutuksen, koska neutronit eivät koe kyseistä sähköistä poistovoimaa, mutta antavat kuitenkin oman kontribuutionsa ydinvoimaan. Hyvin raskailla ytimillä edes neutronit eivät pysty pitämään ydintä koossa. Kaikki ytimet, joilla Z 82, ovat epästabiileja. 2.5 RADIOAKTIIVISUUS Vuonna 1896 Henri Becquerel ( ) havaitsi, että eräs mineraali (sattui sisältämään uraania) tummensi valokuvauslevyn, vaikka levy oli suojattu valolta. Mineraali emittoi uutta tuntematonta säteilyä. Tämä oli ensimmäinen havainto radioaktiivisuudesta. Marie ( ) ja Pierre ( ) Curie eristivät uusia alkuaineita (poloniumin ja radium), jotka olivat hyvin radioaktiivisia. Uusia radioaktiivisia aineita löydettiin vähitellen paljon. Ajanmittaan kävi ilmeiseksi, että uusi säteily tulee atomien ytimistä. Nykyisin tunnetaan noin 2500 nuklidia, joista vain alle 300 on pysyviä (ks. diagrammi edellisellä sivulla). Loput ovat epästabiileja ja hajoavat toisiksi ytimiksi emittoimalla hiukkasia ja sähkömagneettista säteilyä. Tätä prosessia sanotaan radioaktiivisuudeksi. Luonnossa esiintyvistä epästabiileista isotooppeista käytetään nimitystä luonnon radionuklidit. Niitä on havaittu yli 70. Tavallisesti näillä Z (esim. Rn, Ra, U) mutta myös esimerkiksi 40 K, 50 V, 87 Rb, 138 La ja 147 Sm ovat aktiivisia. Radioaktiivisuus keksittiin (Rutherford) nimenomaan luonnon radioaktiivisista aineista. Epästabiileja nuklideja voidaan valmistaa myös keinotekoisesti laboratoriossa ydinreaktioissa (I. Curie ja F. Joliot 1934). Puhutaan kei-

10 20 notekoisista radionuklideista ja keinotekoisesta radioaktiivisuudesta. Rutherford et al. havaitsivat vuonna 1896, että radioaktiivinen säteily voidaan jakaa kolmeen tyyppiin sen mukaan miten hyvin ne läpäisevät materiaaleja. Yksi säteilylaji ei pystynyt läpäisemään edes paperiarkkia, toinen läpäisi juuri ja juuri 3 mm:n paksuisen alumiinilevyn ja kolmas oli niin läpitunkevaa, että se pystyttiin havaitsemaan vielä usean senttimetrin paksuisen lyijylevyn takaa. Tutkijat nimesivät säteilytyypit aakkosten mukaan -säteilyksi, -säteilyksi ja -säteilyksi järjestyksessä niin, että -säteily on kaikkein läpitunkevin laji. Pian havaittiin, että kuhunkin säteilytyyppiin liittyy oma varaus niin, että ne taipuvat eri tavalla magneettikentässä viereisen kuvan kokeessa. Alfasäteet todettiin positiivisesti varatuiksi, beetasäteet negatiivisesti varatuiksi ja gammasäteet osoittautuivat neutraaleiksi. Aikanaan säteilylajit pystyttiin tunnistamaan. Gammasäteet ovat hyvin suurenergisiä fotoneita siis sähkömagneettista säteilyä, jonka energia on jopa suurempi kuin röntgensäteilyllä. Beetasäteet ovat elektroneja (niitä ei oteta elektroniverhosta vaan ne syntyvät ytimessä) ja alfasäteet ovat yksinkertaisesti helium-atomin ytimiä 4 2 He, ts. -hiukkaset koostuvat kahdesta protonista ja kahdesta neutronista.

11 ALFAHAJOAMINEN Ydin hajoaa emittoiden alfahiukkasen ( 4 2He) pääasiassa silloin, kun se on liian suuri ollakseen stabiili. Alfaemissiossa ytimen N ja Z molemmat pienenevät kahdella, joten massaluku A vähenee neljällä ja ydin siirtyy lähemmäksi stabiilisuusaluetta nuklidikartalla. Alfahajoamista voidaan kuvata yhtälöllä A Z N N' He, A4 4 Z2 2 missä N on alkuperäinen ydin (emoydin, parent) ja N ' syntynyt uusi ydin (tytärydin, daughter). Tätä alkuaineen muuttumista toiseksi sanotaan transmutaatioksi (transmutation). Klassinen esimerkki alfahajoamisesta on radiumin Ra hajoaminen radoniksi Rn. Hajoamista esitttää alla oleva kuva. Kuvassa (a) on esitetty varsinainen hajoaminen. Sitä kuvaa yhtälö Ra Rn He Hajoaminen tapahtuu spontaanisti -hiukkasen tunneloituessa ydintä koossapitävän potentiaalivallin läpi, kuva (b).

12 22 Hajoamisen reaktioenergia (disintergation energy) eli ns. Q-arvo lasketaan massan muuttumisen avulla yhtälöstä QM c ( M m ) c, P 2 2 D missä M P on emoatomin massa ja MD m tytäratomin ja - hiukkasen yhteinen massa. On huomattava, että Q-arvon laskemisessa käytetään nukliditaulukoiden mukaisia neutraalien atomien massoja. Alfahajoaminen on luonnollisesti mahdollinen vain, jos Q 0. Vapautunut energia jakautuu kineettiseksi energiaksi tytäratomin ja -hiukkasen kesken: M D m Ekin( ) Q ja Ekin( tytär) Q M M m D m Kaikilla tietyn ytimen hajoamisessa syntyneillä -hiukkasilla on sama kineettinen energia. Alfasäteilyn energiaspektri on ns. monoenergeettinen (kuva vieressä) eli ns. viivaspektri. Alfasäteilyjen energiat ovat tyypillisesti välillä 4-8 MeV. Tehtävä: Osoita, että radiumin hajoaminen radoniksi on energeettisesti mahdollinen ja laske syntyvän hiukkasen kineettinen energia. Vastaus: Q 0 ja E MeV ( ) kin 4,78 Alfahajoamisessa tytärydin jää usein viritettyyn tilaan, kuten sivulla 21 kuvassa (c) käy radonille. Näissä tapauksissa -hiukkasten energiaspektrissä näkyy useita monoenergeettisiä viivoja osan reaktioenergiasta jäädessä viritysenergiaksi. Alfahajoamisen yh- D

13 23 teydessä havaitaan siis usein myös gammasäteilyä, kun virittynyt tytärydin siirtyy perustilaansa. 2.7 BEETAHAJOAMINEN On olemassa kolme erilaista beetahajoamistyyppiä: beeta-miinus ( ), beeta-plus ( ) ja elektronikaappaus (EC). -hiukkaset ovat elektroneja ja -hiukkaset positroneja. Ytimessä syntyy elektroneja ja positroneja neutronien ( n ) muuttuessa protoneiksi ( p ) ja päinvastoin seuraavien reaktioiden mukaisesti: : n p EC : : pn pe n missä e on elektronin neutriino ja e vastaava antineutriino. Nämä lisähiukkaset tarvitaan varmistamaan liikemäärän säilyminen reaktioissa. Neutriino ja antineutriino ovat varauksettomia ja massattomia (tai ainakin hyvin kevyitä) hiukkasia eikä niitä sen vuoksi havaita. Beeta-miinus-hajoaminen: Ydin hajoaa emittoiden elektronin ( ) silloin, kun sen neutroniprotoni-suhde N/ Z on liian suuri. Hajoamisessa N pienenee yhdellä ja Z kasvaa yhdellä, joten suhde pienenee ja tytärydin on siten lähempänä stabiilisuuskäyrää. -hajoamista kuvaa yhtälö N N. A A Z Z1 ' e e e e

14 24 On huomattava, että reaktiossa -hiukkanen eli elektroni tulee ytimestä neutronin muuttuessa protoniksi. Elektroniverhon elektronien lukumäärä ei muutu, joten tytäratomi N ' jää positiivisesti varautuneeksi ioniksi. Hajoamisen Q-arvoksi saadaan missä Q[ M ( M m )] c M P on neutraalin emoatomin massa, P D 0 2 M D on positiivisesti varatun tytärionin massa ja m 0 on -hiukkasen eli elektronin massa. Neutriinot ja antineutriinot oletetaan massattomiksi. Kun tytäratomin massana käytetään nukliditaulukoista saatavaa neutraalin atomin massaa MD MD m0 saadaan Q arvolle kaava ( ) Q M M m m c M M c 2 2 P D 0 0 P D Q-arvon ilmoittama hajoamisenergia jakautuu -hiukkasen, antineutriinon ja tytärionin kesken. Raskas ydin saa kuitenkin vain hyvin vähäisen osan liike-energiasta. Energia voi jakautua eri tavoin kolmen tuloshiukkasen kesken, joten -hiukkasilla voi olla kaikkia mahdollisia energioita välillä 0 Q. Tyypillinen -säteilyn energiaspektri on esitetty kuvassa alla vasemmalla. Tyypillisesti -lähteiden energiaspektrin maksimi on muutamista kymmenistä kev:sta muutamiin MeV: hin. On tavallista, että myös -hajoamisessa tytärydin jää viritettyyn tilaan emittoiden sitten yhden tai useampia -kvantteja.

15 25 Tehtävä: Koboltti-60 (A = 60 ja Z = 27) on paljon käytetty ydin lääketieteessä. Osoita, että koboltti-60 voi olla -aktiivinen. Beeta-plus-hajoaminen Ydin hajoaa emittoiden positronin ( ) silloin, kun sen neutroniprotoni-suhde N/ Z on liian pieni. Hajoamisessa N kasvaa yhdellä ja Z pienenee yhdellä, joten suhde kasvaa ja tytärydin on lähempänä stabiilisuuskäyrää. -hajoamista kuvaa yhtälö josta reaktion Q-arvoksi tulee nyt N N, A A Z Z1 ' e Q M M m c 2 [ P ( D 0)], missä nyt M D on negatiivisesti varatun tytärionin massa ja m 0 on positronin massa, joka on sama kuin elektronilla. Nyt siis tytäratomin elektroniverhossa on yksi elektroni enemmän kuin mitä on sen ytimessä protoneja. Kun tytäratomin massana käytetään neutraalin atomin massaa MD MD m0, saadaan Q arvolle kaava ( ) ( 2 ) Q M M m m c M M m c. 2 2 P D 0 0 P D 0 Ydin voi siis hajota -reaktiolla, jos emoatomin massa on vähintään kaksi elektronin massaa suurempi kuin tytäratomin massa. Myös nyt -hiukkasten spektri on jatkuva. Tyypillinen spektri on esitetty edellisen sivun kuvassa (oikealla). Tehtävä: Typpi-13-atomi hajoaa -reaktiolla. Laske positronin saama suurin mahdollinen energia. Vastaus: 1,20 MeV

16 26 Elektronikaappaus Kolmas -hajoamisen muoto on elektronikaappaus. On ytimiä, joilla -emissio ei energeettisesti ole mahdollinen, mutta jotka saavat aikaan periaatteessa saman ydinmuutoksen kaappaamalla elektroniverhosta elektronin. Yksi protoni muuttuu yhdeksi neutroniksi ja samalla elektroniverhosta häviää yksi elektroni. Reaktioyhtälö on A A N N, ja prosessin Q-arvoksi saadaan Z Z1 ' e Q( M M ) c P Elektronikaappaus voi siis tapahtua, jos emoydin on raskaampi kuin tytärydin. Varsinaisessa elektronikaappausreaktiossa emittoituu vain neutriino ja sen perusteella tapahtumaa on mahdotonta havaita. Elektronin siirtyminen ytimeen jättää kuitenkin aukon elektroniverhoon ja sen täyttyessä syntyvä röntgensäteilyä tai Auger-elektroni voidaan havaita. Kaikkein todennäköisimmin elektroni kaapataan K-kuorelta, mutta L-kaappauksiakin havaitaan. Tehtävä: Osoita, että koboltti-57 (massa 56,936296u) ei voi olla -hajoaja, mutta voi hajota elektronikaappauksella. Rauta-57:n massa on 56, u. D 2 Todetaan vielä yleisesti beeta-säteilystä, että - -hajoaminen on yleisin radioaktiivisuuden muoto - luonnossa kaikki -aktiiviset nuklidit ovat -hajoajia - kaikki -hajoajat ja elektronikaappaajat ovat keinotekoisia

Atomin ydin. Z = varausluku (järjestysluku) = protonien määrä N = neutroniluku A = massaluku (nukleoniluku) A = Z + N

Atomin ydin. Z = varausluku (järjestysluku) = protonien määrä N = neutroniluku A = massaluku (nukleoniluku) A = Z + N Atomin ydin ytimen rakenneosia, protoneja (p + ) ja neutroneja (n) kutsutaan nukleoneiksi Z = varausluku (järjestysluku) = protonien määrä N = neutroniluku A = massaluku (nukleoniluku) A = Z + N saman

Lisätiedot

fissio (fuusio) Q turbiinin mekaaninen energia generaattori sähkö

fissio (fuusio) Q turbiinin mekaaninen energia generaattori sähkö YDINVOIMA YDINVOIMALAITOS = suurikokoinen vedenkeitin, lämpövoimakone, joka synnyttämällä vesihöyryllä pyöritetään turbiinia ja turbiinin pyörimisenergia muutetaan generaattorissa sähköksi (sähkömagneettinen

Lisätiedot

Luento Ydinfysiikka. Ytimien ominaisuudet Ydinvoimat ja ytimien spektri Radioaktiivinen hajoaminen Ydinreaktiot

Luento Ydinfysiikka. Ytimien ominaisuudet Ydinvoimat ja ytimien spektri Radioaktiivinen hajoaminen Ydinreaktiot Luento 3 7 Ydinfysiikka Ytimien ominaisuudet Ydinvoimat ja ytimien spektri Radioaktiivinen hajoaminen Ydinreaktiot Ytimien ominaisuudet Ydin koostuu nukleoneista eli protoneista ja neutroneista Ydin on

Lisätiedot

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka 1 766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka Luentomonistetta täydentävää materiaalia: 4 Juhani Lounila Oulun yliopisto, Fysiikan laitos, 01 6 Radioaktiivisuus Kuva 1 esittää radioaktiivisen aineen ydinten lukumäärää

Lisätiedot

VIII RADIOAKTIIVISEN HAJOAMISEN MUODOT

VIII RADIOAKTIIVISEN HAJOAMISEN MUODOT VIII RADIOAKTIIVISEN HAJOAMISEN MUODOT Radioaktiivisessa hajoamisessa on neljä perusmuotoa: fissio alfahajoaminen betahajoaminen sisäinen siirtymä Viime vuosikymmeninä on havaittu paljon harvinaisempiakin

Lisätiedot

Kemia 3 op. Kirjallisuus: MaoL:n taulukot: kemian sivut. Kurssin sisältö

Kemia 3 op. Kirjallisuus: MaoL:n taulukot: kemian sivut. Kurssin sisältö Kemia 3 op Kirjallisuus: MaoL:n taulukot: kemian sivut Kurssin sisältö 1. Peruskäsitteet ja atomin rakenne 2. Jaksollinen järjestelmä,oktettisääntö 3. Yhdisteiden nimeäminen 4. Sidostyypit 5. Kemiallinen

Lisätiedot

Ydin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1

Ydin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1 Ydin- ja hiukkasfysiikka 04: Harjoitus 5 Ratkaisut Tehtävä a) Vapautunut energia saadaan laskemalla massan muutos reaktiossa: E = mc = [4(M( H) m e ) (M( 4 He) m e ) m e ]c = [4M( H) M( 4 He) 4m e ]c =

Lisätiedot

6 YDINFYSIIKKAA 6.1 YTIMEN RAKENTEESTA

6 YDINFYSIIKKAA 6.1 YTIMEN RAKENTEESTA 6 YDINFYSIIKKAA 6.1 YTIMEN RAKENTEESTA Atomin elektronirakenne tunnettiin paljon ennen ytimen rakenteen tuntemista: elektronien irrottamiseen atomista tarvitaan paljon pienempiä energioita (muutamia ev)

Lisätiedot

Ydin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus 1 Ratkaisut 1

Ydin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus 1 Ratkaisut 1 Ydin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus Ratkaisut Tehtävä i) Isotoopeilla on sama määrä protoneja, eli sama järjestysluku Z, mutta eri massaluku A. Tässä isotooppeja keskenään ovat 9 30 3 0 4Be ja 4 Be, 4Si,

Lisätiedot

Säteily- ja ydinturvallisuus -kirjasarjan toimituskunta: Sisko Salomaa, Tarja K. Ikäheimonen, Roy Pöllänen, Anne Weltner, Olavi Pukkila, Wendla Paile, Jorma Sandberg, Heidi Nyberg, Olli J. Marttila, Jarmo

Lisätiedot

NUKLIDIEN PYSYVYYS. Stabiilit nuklidit

NUKLIDIEN PYSYVYYS. Stabiilit nuklidit VI NUKLIDIEN PYSYVYYS Stabiilit nuklidit Luonnon 92 alkuaineessa on kaiken kaikkiaan 275 pysyvää nuklidia. Näistä noin 60%:lla on sekä parillinen (even) protoniluku että parillinen (even) neutroniluku.

Lisätiedot

KEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista.

KEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista. KEMIA Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista. Kemian työturvallisuudesta -Kemian tunneilla tutustutaan aineiden ominaisuuksiin Jotkin aineet syttyvät palamaan reagoidessaan

Lisätiedot

LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ

LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ Valosähköisellä ilmiöllä ymmärretään tässä oppikirjamaisesti sitä, että kun virtapiirissä ja tyhjiölampussa olevan anodi-katodi yhdistelmän katodia säteilytetään fotoneilla,

Lisätiedot

Kvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi

Kvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi Kvantittuminen Planckin kvanttihypoteesi Kappale vastaanottaa ja luovuttaa säteilyä vain tietyn suuruisina energia-annoksina eli kvantteina Kappaleen emittoima säteily ei ole jatkuvaa (kvantittuminen)

Lisätiedot

Säteily ja suojautuminen Joel Nikkola

Säteily ja suojautuminen Joel Nikkola Säteily ja suojautuminen 28.10.2016 Joel Nikkola Kotitehtävät Keskustele parin kanssa aurinkokunnan mittakaavasta. Jos maa olisi kolikon kokoinen, minkä kokoinen olisi aurinko? Jos kolikko olisi luokassa

Lisätiedot

Ydinfysiikka lääketieteellisissä sovelluksissa

Ydinfysiikka lääketieteellisissä sovelluksissa Ydinfysiikka lääketieteellisissä sovelluksissa Ari Virtanen Professori Jyväskylän yliopisto Fysiikan laitos/kiihdytinlaboratorio ari.j.virtanen@jyu.fi Sisältö Alkutaival Sädehoito Radiolääkkeet Terapia

Lisätiedot

Atomimallit. Tapio Hansson

Atomimallit. Tapio Hansson Atomimallit Tapio Hansson Atomin käsite Atomin käsite on peräisin antiikin Kreikasta. Filosofi Demokritos päätteli (n. 400 eaa.), että äärellisen maailman tulee koostua äärellisistä, jakamattomista hiukkasista

Lisätiedot

Ydinfysiikka. Luento. Jyväskylän synklotroni. Copyright 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley.

Ydinfysiikka. Luento. Jyväskylän synklotroni. Copyright 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley. Ydinfysiikka Atomin ydin kuuluu silmillemme näkymättömään maailmaan, mutta ydinfysiikan ilmiöt ovat osa modernia teknologiaa. Esim ydinvoima, ydinfysiikan käyttö lääketieteessä, ydinjätteet. Luennon tavoite:

Lisätiedot

n=5 n=4 M-sarja n=3 L-sarja n=2 Lisäys: K-sarjan hienorakenne K-sarja n=1

n=5 n=4 M-sarja n=3 L-sarja n=2 Lisäys: K-sarjan hienorakenne K-sarja n=1 10.1 RÖNTGENSPEKTRI Kun kiihdytetyt elektronit törmäävät anodiin, syntyy jatkuvaa säteilyä sekä anodimateriaalille ominaista säteilyä (spektrin terävät piikit). Atomin uloimpien elektronien poistamiseen

Lisätiedot

MAAILMANKAIKKEUDEN PIENET JA SUURET RAKENTEET

MAAILMANKAIKKEUDEN PIENET JA SUURET RAKENTEET MAAILMANKAIKKEUDEN PIENET JA SUURET RAKENTEET KAIKKI HAVAITTAVA ON AINETTA TAI SÄTEILYÄ 1. Jokainen rakenne rakentuu pienemmistä rakenneosista. Luonnon rakenneosat suurimmasta pienimpään galaksijoukko

Lisätiedot

Hiukkasfysiikan luento 21.3.2012 Pentti Korpi. Lapuan matemaattisluonnontieteellinen seura

Hiukkasfysiikan luento 21.3.2012 Pentti Korpi. Lapuan matemaattisluonnontieteellinen seura Hiukkasfysiikan luento 21.3.2012 Pentti Korpi Lapuan matemaattisluonnontieteellinen seura Atomi Aine koostuu molekyyleistä Atomissa on ydin ja fotonien ytimeen liittämiä elektroneja Ytimet muodostuvat

Lisätiedot

elektroni = -varautunut tosi pieni hiukkanen nukleoni = protoni/neutroni

elektroni = -varautunut tosi pieni hiukkanen nukleoni = protoni/neutroni 3.1 Atomin rakenneosat Kaikki aine matter koostuu alkuaineista elements. Jokaisella alkuaineella on omanlaisensa atomi. Mitä osia ja hiukkasia parts and particles atomissa on? pieni ydin, jossa protoneja

Lisätiedot

Mitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN

Mitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN Mitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN 17. helmikuuta 2011 ENERGIA JA HYVINVOINTI TANNER-LUENTO 2011 1 Mistä energiaa saadaan? Perusenergia sähkö heikko paino vahva

Lisätiedot

raudan ja nikkelin paikkeilla: on siis mahdollista vapauttaa ytimen energiaa joko fuusioimalla tätä pienempiä ytimiä tai fissioimalla raskaampia.

raudan ja nikkelin paikkeilla: on siis mahdollista vapauttaa ytimen energiaa joko fuusioimalla tätä pienempiä ytimiä tai fissioimalla raskaampia. Vinkkejä tenttiin lukemiseen Virallisesti kurssin kirjoina on siis University Physics ja Eisberg&Resnick, mutta luentomoniste paljastaa, mitä olen pitänyt tärkeänä, joten jos et ymmärrä luentomuistiinpanojen

Lisätiedot

MODERNIA FYSIIKKAA, SÄHKÖ- JA MAGNEETTIKENTTIÄ YO-TEHTÄVIEN LAAJENNUKSINA

MODERNIA FYSIIKKAA, SÄHKÖ- JA MAGNEETTIKENTTIÄ YO-TEHTÄVIEN LAAJENNUKSINA 2009 pietarsaaren lukio Vesa Maanselkä MODERNIA FYSIIKKAA, SÄHKÖ- JA MAGNEETTIKENTTIÄ YO-TEHTÄVIEN LAAJENNUKSINA Yo-kirjoituksissa usein kysyttyjen aiheiden kertausta Aiheittain niputettuja yo-tehtäviä

Lisätiedot

9. JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ

9. JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ 9. JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ Jo vuonna 1869 venäläinen kemisti Dmitri Mendeleev muotoili ajatuksen alkuaineiden jaksollisesta laista: Jos alkuaineet laitetaan järjestykseen atomiluvun mukaan, alkuaineet,

Lisätiedot

eriste C K R vahvistimeen Kuva 1. Geigerilmaisimen periaate.

eriste C K R vahvistimeen Kuva 1. Geigerilmaisimen periaate. Fysiikan laboratoriotyöohje Tietotekniikan koulutusohjelma OAMK Tekniikan yksikkö TYÖ 5: RADOAKTVSUUSTYÖ Teoriaa Radioaktiivista säteilyä syntyy, kun radioaktiivisen aineen ytimen viritystila purkautuu

Lisätiedot

FYS08: Aine ja Energia

FYS08: Aine ja Energia FYS08: Aine ja Energia kurssin muistiinpanot Rami Nuotio päivitetty 6.12.2009 Sisältö 1. Sähkömagneettinen säteily 3 1.1. Sähkömagneettinen säteily 3 1.2. Mustan kappaleen säteily 3 1.3. Kvantittuminen

Lisätiedot

FYSN300 Nuclear Physics I. Välikoe

FYSN300 Nuclear Physics I. Välikoe Välikoe Vastaa neljään viidestä kysymyksestä 1. a) Hahmottele stabiilien ytimien sidosenergiakäyrä (sidosenergia nukleonia kohti B/A massaluvun A funktiona). Kuvaajan kvantitatiivisen tulkinnan tulee olla

Lisätiedot

Aineen olemuksesta. Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto

Aineen olemuksesta. Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto Aineen olemuksesta Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto Miten käsitys aineen perimmäisestä rakenteesta on kehittynyt aikojen kuluessa? Mitä ajattelemme siitä nyt? Atomistit Loogisen päättelyn

Lisätiedot

55 RADIOAKTIIVISUUS JA SÄTEILY

55 RADIOAKTIIVISUUS JA SÄTEILY 55 RADIOAKTIIVISUUS JA SÄTEILY 55.1 Radioaktiivinen hajoaminen ja säteily Atomin ydin koostuu sähkövaraukseltaan positiivisista protoneista ja neutraaleista neutroneista hyvin tiheästi pakkautuneina (ytimen

Lisätiedot

Tehtävänä on tutkia gammasäteilyn vaimenemista ilmassa ja esittää graafisesti siihen liittyvä lainalaisuus (etäisyyslaki).

Tehtävänä on tutkia gammasäteilyn vaimenemista ilmassa ja esittää graafisesti siihen liittyvä lainalaisuus (etäisyyslaki). TYÖ 68. GAMMASÄTEILYN VAIMENEMINEN ILMASSA Tehtävä Välineet Tehtävänä on tutkia gammasäteilyn vaimenemista ilmassa ja esittää graafisesti siihen liittyvä lainalaisuus (etäisyyslaki). Radioaktiivinen mineraalinäyte

Lisätiedot

YDIN- JA SÄTEILYFYSIIKAN PERUSTEET

YDIN- JA SÄTEILYFYSIIKAN PERUSTEET 1 YDIN- JA SÄTEILYFYSIIKAN PERUSTEET Jorma Sandberg ja Risto Paltemaa SISÄLLYSLUETTELO 1.1 Atomi- ja ydinfysiikan peruskäsitteitä... 12 1.2 Radioaktiivinen hajoaminen... 19 1.3 Ydinreaktiot ja vaikutusala...

Lisätiedot

Hajoamiskaaviot ja niiden tulkinta (PHYS-C0360)

Hajoamiskaaviot ja niiden tulkinta (PHYS-C0360) Hajoamiskaaviot ja niiden tulkinta (PHYS-C0360) Jarmo Ala-Heikkilä, VIII/2017 Useissa tämän kurssin laskutehtävissä täytyy ensin muodostaa tilannekuva: minkälaista säteilyä lähteestä tulee, mihin se kohdistuu,

Lisätiedot

Fysiikka 8. Aine ja säteily

Fysiikka 8. Aine ja säteily Fysiikka 8 Aine ja säteily Sähkömagneettinen säteily James Clerk Maxwell esitti v. 1864 sähkövarauksen ja sähkövirran sekä sähkö- ja magneettikentän välisiä riippuvuuksia kuvaavan teorian. Maxwellin teorian

Lisätiedot

Alkuaineita luokitellaan atomimassojen perusteella

Alkuaineita luokitellaan atomimassojen perusteella IHMISEN JA ELINYMPÄRISTÖN KEMIAA, KE2 Alkuaineen suhteellinen atomimassa Kertausta: Isotoopin määritelmä: Saman alkuaineen eri atomien ytimissä on sama määrä protoneja (eli sama alkuaine), mutta neutronien

Lisätiedot

Kvanttifysiikan perusteet 2017

Kvanttifysiikan perusteet 2017 Kvanttifysiikan perusteet 207 Harjoitus 2: ratkaisut Tehtävä Osoita hyödyntäen Maxwellin yhtälöitä, että tyhjiössä magneettikenttä ja sähkökenttä toteuttavat aaltoyhtälön, missä aallon nopeus on v = c.

Lisätiedot

Osallistumislomakkeen viimeinen palautuspäivä on maanantai

Osallistumislomakkeen viimeinen palautuspäivä on maanantai Jakso : Materiaalihiukkasten aaltoluonne. Teoriaa näihin tehtäviin löytyy Beiserin kirjasta kappaleesta 3 ja hyvin myös peruskurssitasoisista kirjoista. Seuraavat videot demonstroivat vaihe- ja ryhmänopeutta:

Lisätiedot

Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012

Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012 Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012 Aine koostuu atomeista Nimitys tulee sanasta atomos = jakamaton (400 eaa, Kreikka) Atomin kuvaamiseen käytetään atomimalleja Pallomalli

Lisätiedot

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi Aurinko K E S K E I S E T K Ä S I T T E E T : A T M O S F Ä Ä R I, F O T O S F Ä Ä R I, K R O M O S F Ä Ä R I J A K O R O N A G R A N U L A A T I O J A A U R I N G O N P I L K U T P R O T U B E R A N S

Lisätiedot

Suhteellisuusteoriasta, laskuista ja yksiköistä kvantti- ja hiukkasfysiikassa. Tapio Hansson

Suhteellisuusteoriasta, laskuista ja yksiköistä kvantti- ja hiukkasfysiikassa. Tapio Hansson Suhteellisuusteoriasta, laskuista ja yksiköistä kvantti- ja hiukkasfysiikassa Tapio Hansson Laskentoa SI-järjestelmä soveltuu hieman huonosti kvantti- ja hiukaksfysiikkaan. Sen perusyksiköiden mittakaava

Lisätiedot

Sukunimi: Etunimi: Henkilötunnus:

Sukunimi: Etunimi: Henkilötunnus: K1. Onko väittämä oikein vai väärin. Oikeasta väittämästä saa 0,5 pistettä. Vastaamatta jättämisestä tai väärästä vastauksesta ei vähennetä pisteitä. (yhteensä 10 p) Oikein Väärin 1. Kaikki metallit johtavat

Lisätiedot

FY8_muistiinpanot. Opettajamme tekemät PowerPoint-muistiinpanopohjat puuttuvat tästä tiedostosta tekijänoikeussyistä. 10. marraskuuta 2013 10:00

FY8_muistiinpanot. Opettajamme tekemät PowerPoint-muistiinpanopohjat puuttuvat tästä tiedostosta tekijänoikeussyistä. 10. marraskuuta 2013 10:00 FY8 Sivu 1 FY8_muistiinpanot 10. marraskuuta 2013 10:00 Opettajamme tekemät PowerPoint-muistiinpanopohjat puuttuvat tästä tiedostosta tekijänoikeussyistä. FY8 Sivu 2 Sähkömagneettinen säteily s. 5 11.

Lisätiedot

LHC -riskianalyysi. Emmi Ruokokoski

LHC -riskianalyysi. Emmi Ruokokoski LHC -riskianalyysi Emmi Ruokokoski 30.3.2009 Johdanto Mikä LHC on? Perustietoa ja taustaa Mahdolliset riskit: mikroskooppiset mustat aukot outokaiset magneettiset monopolit tyhjiökuplat Emmi Ruokokoski

Lisätiedot

YLEINEN KEMIA. Alkuaineiden esiintyminen maailmassa. Alkuaineet. Alkuaineet koostuvat atomeista. Atomin rakenne. Copyright Isto Jokinen

YLEINEN KEMIA. Alkuaineiden esiintyminen maailmassa. Alkuaineet. Alkuaineet koostuvat atomeista. Atomin rakenne. Copyright Isto Jokinen YLEINEN KEMIA Yleinen kemia käsittelee kemian perusasioita kuten aineen rakennetta, alkuaineiden jaksollista järjestelmää, kemian peruskäsitteitä ja kemiallisia reaktioita. Alkuaineet Kaikki ympärillämme

Lisätiedot

luku 1.notebook Luku 1 Mooli, ainemäärä ja konsentraatio

luku 1.notebook Luku 1 Mooli, ainemäärä ja konsentraatio Luku 1 Mooli, ainemäärä ja konsentraatio 1 Kemian kvantitatiivisuus = määrällinen t ieto Kemian kaavat ja reaktioyhtälöt sisältävät tietoa aineiden rakenteesta ja aineiden määristä esim. 2 H 2 + O 2 2

Lisätiedot

Opetusesimerkki hiukkasfysiikan avoimella datalla: CMS Masterclass 2014

Opetusesimerkki hiukkasfysiikan avoimella datalla: CMS Masterclass 2014 Opetusesimerkki hiukkasfysiikan avoimella datalla: CMS Masterclass 2014 CERN ja LHC LHC-kiihdytin ja sen koeasemat sijaitsevat 27km pitkässä tunnelissa noin 100 m maan alla Ranskan ja Sveitsin raja-alueella.

Lisätiedot

3.1 Varhaiset atomimallit (1/3)

3.1 Varhaiset atomimallit (1/3) + 3 ATOMIN MALLI 3.1 Varhaiset atomimallit (1/3) Thomsonin rusinakakkumallissa positiivisesti varautuneen hyytelömäisen aineen sisällä on negatiivisia elektroneja kuin rusinat kakussa. Rutherford pommitti

Lisätiedot

Opintojaksosta P Säteilyfysiikka, -biologia ja -turvallisuus osuus Säteilyfysiikka

Opintojaksosta P Säteilyfysiikka, -biologia ja -turvallisuus osuus Säteilyfysiikka Opintojaksosta 761116P Säteilyfysiikka, -biologia ja -turvallisuus osuus Säteilyfysiikka Seppo Alanko Oulun yliopisto Fysiikan laitos Kevät 11 Moniste on koottu ja kopioitu monesta eri lähteestä, joista

Lisätiedot

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet Kati Lassila-Perini Fysiikan tutkimuslaitos Miksi hiukkasia kiihdytetään? Miten hiukkasia kiihdytetään? Mitä törmäyksessä tapahtuu? Miten hiukkasia mitataan? Esitys hiukkasfysiikan

Lisätiedot

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson Perusvuorovaikutukset Tapio Hansson Perusvuorovaikutukset Vuorovaikutukset on perinteisesti jaettu neljään: Gravitaatio Sähkömagneettinen vuorovaikutus Heikko vuorovaikutus Vahva vuorovaikutus Sähköheikkoteoria

Lisätiedot

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet Kati Lassila-Perini Fysiikan tutkimuslaitos Miksi hiukkasia kiihdytetään? Miten hiukkasia kiihdytetään? Mitä törmäyksessä tapahtuu? Miten hiukkasia mitataan? Esitys hiukkasfysiikan näkökulmasta, vastaavia

Lisätiedot

Aine ja maailmankaikkeus. Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos

Aine ja maailmankaikkeus. Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos Aine ja maailmankaikkeus Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos Lahden yliopistokeskus 29.9.2011 1900-luku tiedon uskomaton vuosisata -mikä on aineen olemus -miksi on erilaisia aineita

Lisätiedot

3 SÄTEILYN JA AINEEN VUOROVAIKUTUS

3 SÄTEILYN JA AINEEN VUOROVAIKUTUS 35 3 SÄTEILYN JA AINEEN VUOROVAIKUTUS Säteilyn hiukkaset ja kvantit vuorovaikuttavat aineen rakenneosasten kanssa. Vuorovaikutusten aiheuttamat prosessit voivat muuttaa aineen rakennetta ja ominaisuuksia,

Lisätiedot

Kaikki ympärillämme oleva aine koostuu alkuaineista.

Kaikki ympärillämme oleva aine koostuu alkuaineista. YLEINEN KEMIA Yleinen kemia käsittelee kemian perusasioita kuten aineen rakennetta, alkuaineiden jaksollista järjestelmää, kemian peruskäsitteitä ja kemiallisia reaktioita. Alkuaineet Kaikki ympärillämme

Lisätiedot

Oppikirja (kertauksen vuoksi)

Oppikirja (kertauksen vuoksi) Oppikirja (kertauksen vuoksi) Luento seuraa suoraan oppikirjaa: Malcolm H. Levitt: Spin Dynamics Basics of Nuclear Magnetic Resonance Wiley 2008 Oppikirja on välttämätön sillä verkkoluento sisältää vain

Lisätiedot

5B. Radioaktiivisen isotoopin puoliintumisajan määrittäminen

5B. Radioaktiivisen isotoopin puoliintumisajan määrittäminen TURUN AMMATTIKORKEAKOULU työohje 1(8) 5B. Radioaktiivisen isotoopin puoliintumisajan määrittäminen 1. TYÖN TAVOITE 2. TEORIAA 2.1. Aktivointi Työssä perehdytään radioaktiivisuuteen ja radioaktiivisen säteilyn

Lisätiedot

Neutriinofysiikka. Tvärminne Jukka Maalampi Fysiikan laitos, Jyväskylän yliopisto

Neutriinofysiikka. Tvärminne Jukka Maalampi Fysiikan laitos, Jyväskylän yliopisto Neutriinofysiikka Tvärminne 27.5.2010 Jukka Maalampi Fysiikan laitos, Jyväskylän yliopisto Neutriinon keksiminen Ongelma 1900-luvun alusta: beetahajoamisessa syntyvän neutriinon energiaspektri on jatkuva.

Lisätiedot

CBRNE-aineiden havaitseminen neutroniherätteen avulla

CBRNE-aineiden havaitseminen neutroniherätteen avulla CBRNE-aineiden havaitseminen neutroniherätteen avulla 18.11.2015 Harri Toivonen, projektin johtaja* Kari Peräjärvi, projektipäällikkö Philip Holm, tutkija Ari Leppänen, tutkija Jussi Huikari, tutkija Hanke

Lisätiedot

EXPLORANIUM GR-130 minispec- Gammaspektrometrin käyttöohje

EXPLORANIUM GR-130 minispec- Gammaspektrometrin käyttöohje Pohjois-Suomen yksikkö Q 15/25/2006/1 Rovaniemi 20.2.2006 EXPLORANIUM GR-130 minispec- Gammaspektrometrin käyttöohje Pertti Turunen 2006 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä 20.2.2006 Tekijät

Lisätiedot

Synkrotronisäteily ja elektronispektroskopia. Tutkimus Oulun yliopistossa

Synkrotronisäteily ja elektronispektroskopia. Tutkimus Oulun yliopistossa Synkrotronisäteily ja elektronispektroskopia Tutkimus Oulun yliopistossa Ryhmätyö Keskustelkaa n. 4 hengen ryhmissä, mitä on synkrotronisäteily ja miten sitä tuotetaan. Kirjoittakaa ylös ajatuksianne.

Lisätiedot

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist Elektroniikka Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist Kurssin sisältö Sähköopin perusteet Elektroniikan perusteet Sähköturvallisuus ja lainsäädäntö Elektroniikka musiikkiteknologiassa Suoritustapa

Lisätiedot

Massaspektrometria. magneetti negat. varautuneet kiihdytys ja kohdistus

Massaspektrometria. magneetti negat. varautuneet kiihdytys ja kohdistus 11.5.2017 Massaspektrometria IHMISEN JA ELINYMPÄ- RISTÖN KEMIAA, KE2 Määritelmä Massaspektrometria on tekniikka-menetelmä, jota käytetään 1) mitattessa orgaanisen molekyylin molekyylimassaa ja 2) määritettäessä

Lisätiedot

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka 1 76633A Ydin- ja hiukkasfysiikka Luentomonistetta täydentävää materiaalia: 3 5-3 Kuorimalli Juhani Lounila Oulun yliopisto, Fysiikan laitos, 011 Kuva 7-13 esittää, miten parillis-parillisten ydinten ensimmäisen

Lisätiedot

CERN-matka

CERN-matka CERN-matka 2016-2017 UUTTA FYSIIKKAA Janne Tapiovaara Rauman Lyseon lukio http://imglulz.com/wp-content/uploads/2015/02/keep-calm-and-let-it-go.jpg FYSIIKKA ON KOKEELLINEN LUONNONTIEDE, JOKA PYRKII SELITTÄMÄÄN

Lisätiedot

SÄHKÖMAGNETISMI: kevät 2017

SÄHKÖMAGNETISMI: kevät 2017 SÄHKÖMAGNETISMI: kevät 2017 Viikko Aihe kirjan luku Viikko 1 Sähköken>ä, pistevaraukset 14 Viikko 2 Varausjakauman sähköken>ä 16 Viikko 2 Sähköinen poteniaalienergia ja poteniaali 17 Viikko 3 Sähköken>ä

Lisätiedot

Z = VARAUSLUKU eli JÄRJESTYSLUKU (= protoniluku) N = NEUTRONILUKU A = NUKLEONILUKU; A = N + Z (= neutr. lkm + prot. lkm)

Z = VARAUSLUKU eli JÄRJESTYSLUKU (= protoniluku) N = NEUTRONILUKU A = NUKLEONILUKU; A = N + Z (= neutr. lkm + prot. lkm) SÄTEILY YTIMET JA RADIOAKTIIVISUUS ATOMI -atomin halkaisija 10-10 m -ytimen halkaisija 10-14 m ATOMIN OSAT: 1) YDIN - protoneja (p) ja neutroneja (n) 2) ELEKTRONIVERHO - elektroneja (e - ) - protonit ja

Lisätiedot

Käytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin.

Käytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin. 1.2 Elektronin energia Käytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin. -elektronit voivat olla vain tietyillä energioilla (pääkvanttiluku n = 1, 2, 3,...) -mitä kauempana

Lisätiedot

Valosähköinen ilmiö. Kirkas valkoinen valo. Himmeä valkoinen valo. Kirkas uv-valo. Himmeä uv-valo

Valosähköinen ilmiö. Kirkas valkoinen valo. Himmeä valkoinen valo. Kirkas uv-valo. Himmeä uv-valo Valosähköinen ilmiö Vuonna 1887 saksalainen fyysikko Heinrich Hertz havaitsi sähkövarauksen purkautuvan metallikappaleen pinnalta, kun siihen kohdistui valoa. Tarkemmissa tutkimuksissa todettiin, että

Lisätiedot

Säteilyn historia ja tulevaisuus

Säteilyn historia ja tulevaisuus Säteilyn historia ja tulevaisuus 1. Mistä Maassa oleva uraani on peräisin? 2. Kuka havaitsi röntgensäteilyn ensimmäisenä ja millä nimellä hän sitä kutsui? 3. Miten alfa- ja beetasäteily löydettiin? Copyright

Lisätiedot

40D. RADIOAKTIIVISUUSTUTKIMUKSIA

40D. RADIOAKTIIVISUUSTUTKIMUKSIA TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/7 40D. RADIOAKTIIVISUUSTUTKIMUKSIA 1. TYÖN TAVOITE 2. TEORIAA Työssä tutustutaan radioaktiiviseen säteilyn kuvaamisessa käytettäviin käsitteisiin ja fysikaalisiin lakeihin,

Lisätiedot

Teoreetikon kuva. maailmankaikkeudesta

Teoreetikon kuva. maailmankaikkeudesta Teoreetikon kuva Teoreetikon kuva hiukkasten hiukkasten maailmasta maailmasta ja ja maailmankaikkeudesta maailmankaikkeudesta Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto Lapua 5. 5. 2012 Miten

Lisätiedot

FL, sairaalafyysikko, Eero Hippeläinen Keskiviikko , klo 10-11, LS1

FL, sairaalafyysikko, Eero Hippeläinen Keskiviikko , klo 10-11, LS1 FL, sairaalafyysikko, Eero Hippeläinen Keskiviikko 19.12.2012, klo 10-11, LS1 Isotooppilääketiede Radioaktiivisuus Radioaktiivisuuden yksiköt Radiolääkkeet Isotooppien ja radiolääkkeiden valmistus 99m

Lisätiedot

Neutriino-oskillaatiot

Neutriino-oskillaatiot Neutriino-oskillaatiot Seminaariesitys Joonas Ilmavirta Jyväskylän yliopisto 29.11.2011 Joonas Ilmavirta (JYU) Neutriino-oskillaatiot 29.11.2011 1 / 16 Jotain vikaa β-hajoamisessa Ytimen β-hajoamisessa

Lisätiedot

KYSYMYS: Lai*akaa varaukset järjestykseen, posi9ivisesta nega9ivisempaan.

KYSYMYS: Lai*akaa varaukset järjestykseen, posi9ivisesta nega9ivisempaan. : Lai*akaa varaukset järjestykseen, posi9ivisesta nega9ivisempaan. Protoni Elektroni 17 protonia 19 electronia 1,000,000 protonia 1,000,000 elektronia lasipallo puu*uu 3 elektronia (A) (B) (C) (D) (E)

Lisätiedot

Työturvallisuus fysiikan laboratoriossa

Työturvallisuus fysiikan laboratoriossa Työturvallisuus fysiikan laboratoriossa Haarto & Karhunen Tulipalo- ja rajähdysvaara Tulta saa käyttää vain jos sitä tarvitaan Lämpöä kehittäviä laitteita ei saa peittää Helposti haihtuvia nesteitä käsitellään

Lisätiedot

LaFy IV, Ydinfysiikka

LaFy IV, Ydinfysiikka 11. Ydinfysiikka LaFy IV, 2016 101 Radioaktiivisen säteilyn havaitseminen (A.H. Becquerel, 1896) pian röntgensäteilyn löytämisen jälkeen oli ensimmäinen merkki atomien ytimistä (engl. nucleus). Rutherford

Lisätiedot

perushiukkasista Perushiukkasia ovat nykykäsityksen mukaan kvarkit ja leptonit alkeishiukkasiksi

perushiukkasista Perushiukkasia ovat nykykäsityksen mukaan kvarkit ja leptonit alkeishiukkasiksi 8. Hiukkasfysiikka Hiukkasfysiikka kuvaa luonnon toimintaa sen perimmäisellä tasolla. Hiukkasfysiikan avulla selvitetään maailmankaikkeuden syntyä ja kehitystä. Tutkimuskohteena ovat atomin ydintä pienemmät

Lisätiedot

KE4, KPL. 3 muistiinpanot. Keuruun yläkoulu, Joonas Soininen

KE4, KPL. 3 muistiinpanot. Keuruun yläkoulu, Joonas Soininen KE4, KPL. 3 muistiinpanot Keuruun yläkoulu, Joonas Soininen KPL 3: Ainemäärä 1. Pohtikaa, miksi ruokaohjeissa esim. kananmunien ja sipulien määrät on ilmoitettu kappalemäärinä, mutta makaronit on ilmoitettu

Lisätiedot

Monen elektronin atomit

Monen elektronin atomit Monen elektronin atomit Helium atomi Keskimääräisen kentän approksimaatio Aaltofunktion symmetria hiukkasvaihdossa Paulin kieltosääntö Alkuaineiden jaksollinen järjestelmä Heliumin emissiospektri Vety

Lisätiedot

Hiukkasfysiikkaa. Tapio Hansson

Hiukkasfysiikkaa. Tapio Hansson Hiukkasfysiikkaa Tapio Hansson Aineen Rakenne Thomson onnistui irrottamaan elektronin atomista. Rutherfordin kokeessa löytyi atomin ydin. Niels Bohrin pohdintojen tuloksena elektronit laitettiin kiertämään

Lisätiedot

ψ(x) = A cos(kx) + B sin(kx). (2) k = nπ a. (3) E = n 2 π2 2 2ma 2 n2 E 0. (4)

ψ(x) = A cos(kx) + B sin(kx). (2) k = nπ a. (3) E = n 2 π2 2 2ma 2 n2 E 0. (4) 76A KIINTEÄN AINEEN FYSIIKKA Ratkaisut 4 Kevät 214 1. Tehtävä: Yksinkertainen malli kovalenttiselle sidokselle: a) Äärimmäisen yksinkertaistettuna mallina elektronille atomissa voidaan pitää syvää potentiaalikuoppaa

Lisätiedot

vetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE-54020 Risto Mikkonen

vetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE-54020 Risto Mikkonen DEE-5400 olttokennot ja vetyteknologia olttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE-5400 Risto Mikkonen 1.1.014 g:n määrittäminen olttokennon toiminta perustuu Gibbsin vapaan energian muutokseen. ( G = TS) Ideaalitapauksessa

Lisätiedot

Fysiikka 1. Coulombin laki ja sähkökenttä. Antti Haarto

Fysiikka 1. Coulombin laki ja sähkökenttä. Antti Haarto ysiikka 1 Coulombin laki ja sähkökenttä Antti Haarto 7.1.1 Sähkövaraus Aine koostuu Varauksettomista neutroneista Positiivisista protoneista Negatiivisista elektroneista Elektronien siirtyessä voi syntyä

Lisätiedot

Alkeishiukkaset. Standarimalliin pohjautuen:

Alkeishiukkaset. Standarimalliin pohjautuen: Alkeishiukkaset Alkeishiukkaset Standarimalliin pohjautuen: Alkeishiukkasiin lasketaan perushiukkaset (fermionit) ja alkeishiukkasbosonit. Ne ovat nykyisen tiedon mukaan jakamattomia hiukkasia. Lisäksi

Lisätiedot

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA KERTAUSTA REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Aineiden ominaisuudet voidaan selittää niiden rakenteen avulla. Aineen rakenteen ja ominaisuuksien väliset riippuvuudet selittyvät kemiallisten sidosten avulla. Vahvat

Lisätiedot

Luku 2: Atomisidokset ja ominaisuudet

Luku 2: Atomisidokset ja ominaisuudet Luku 2: Atomisidokset ja ominaisuudet Käsiteltävät aiheet: Mikä aikaansaa sidokset? Mitä eri sidostyyppejä on? Mitkä ominaisuudet määräytyvät sidosten kautta? Chapter 2-1 Atomirakenne Atomi elektroneja

Lisätiedot

Leptonit. - elektroni - myoni - tauhiukkanen - kolme erilaista neutriinoa. - neutriinojen varaus on 0 ja muiden leptonien varaus on -1

Leptonit. - elektroni - myoni - tauhiukkanen - kolme erilaista neutriinoa. - neutriinojen varaus on 0 ja muiden leptonien varaus on -1 Mistä aine koostuu? - kaikki aine koostuu atomeista - atomit koostuvat elektroneista, protoneista ja neutroneista - neutronit ja protonit koostuvat pienistä hiukkasista, kvarkeista Alkeishiukkaset - hiukkasten

Lisätiedot

Ionisoiva säteily. Radioaktiiviset aineet ja ionisoiva säteily kuuluvat luonnollisena osana elinympäristöömme.

Ionisoiva säteily. Radioaktiiviset aineet ja ionisoiva säteily kuuluvat luonnollisena osana elinympäristöömme. Ionisoiva säteily Radioaktiiviset aineet ja ionisoiva säteily kuuluvat luonnollisena osana elinympäristöömme. Ionisoivan säteilyn ominaisuuksia ja vaikutuksia on vaikea hahmottaa arkipäivän kokemusten

Lisätiedot

2. Fotonit, elektronit ja atomit

2. Fotonit, elektronit ja atomit Luento 4 2. Fotonit, elektronit ja atomit Valon kvanttiteoria; fotoni Valosähköinen ilmiö ja sen kvanttiselitys Valon emissio ja absorptio Säteilyn spektri; atomin energiatasot Atomin rakenne Niels Bohrin

Lisätiedot

Voima ja potentiaalienergia II Energian kvantittuminen

Voima ja potentiaalienergia II Energian kvantittuminen Voima ja potentiaalienergia II Energian kvantittuminen Mene osoitteeseen presemo.helsinki.fi/kontro ja vastaa kysymyksiin Tavoitteena tällä luennolla Miten määritetään voima kun potentiaalienergia U(x,y,z)

Lisätiedot

SUPER- SYMMETRIA. Robert Wilsonin Broken Symmetry (rikkoutunut symmetria) Fermilabissa USA:ssa

SUPER- SYMMETRIA. Robert Wilsonin Broken Symmetry (rikkoutunut symmetria) Fermilabissa USA:ssa SUPER- SYMMETRIA Robert Wilsonin Broken Symmetry (rikkoutunut symmetria) Fermilabissa USA:ssa Teemu Löyttinen & Joni Väisänen Ristiinan lukio 2008 1. Sisällysluettelo 2. Aineen rakenteen standardimalli

Lisätiedot

Erityinen suhteellisuusteoria (Harris luku 2)

Erityinen suhteellisuusteoria (Harris luku 2) Erityinen suhteellisuusteoria (Harris luku 2) Yliopistonlehtori, TkT Sami Kujala Mikro- ja nanotekniikan laitos Kevät 2016 Ajan ja pituuden suhteellisuus Relativistinen työ ja kokonaisenergia SMG-aaltojen

Lisätiedot

GEIGERIN JA MÜLLERIN PUTKI

GEIGERIN JA MÜLLERIN PUTKI FYSP106/K3 GEIGERIN J MÜLLERIN PUTKI 1 Johdanto Työssä tutustutaan Geigerin ja Müllerin putkeen. Geigerin ja Müllerin putkella tarkoitetaan tietynlaista säteilymittaria. Samaisesta laitteesta käytetään

Lisätiedot

4) Törmäysten lisäksi rakenneosasilla ei ole mitään muuta keskinäistä tai ympäristöön suuntautuvaa vuorovoikutusta.

4) Törmäysten lisäksi rakenneosasilla ei ole mitään muuta keskinäistä tai ympäristöön suuntautuvaa vuorovoikutusta. K i n e e t t i s t ä k a a s u t e o r i a a Kineettisen kaasuteorian perusta on mekaaninen ideaalikaasu, joka on matemaattinen malli kaasulle. Reaalikaasu on todellinen kaasu. Reaalikaasu käyttäytyy

Lisätiedot

MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA

MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA KEMIAA KAIK- KIALLA, KE1 Ulkoelektronit ja oktettisääntö Alkuaineen korkeimmalla energiatasolla olevia elektroneja sanotaan ulkoelektroneiksi eli valenssielektroneiksi.

Lisätiedot

Työ 55, Säteilysuojelu

Työ 55, Säteilysuojelu Työ 55, Säteilysuojelu Ryhmä: 18 Pari: 1 Joas Alam Atti Tehiälä Selostukse laati: Joas Alam Mittaukset tehty: 7.4.000 Selostus jätetty: 1.5.000 1. Johdato Tutkimme työssämme kolmea eri säteilylajia:, ja

Lisätiedot

Radioaktiivisten jätteiden kartoitus kiihdytinlaboratoriossa

Radioaktiivisten jätteiden kartoitus kiihdytinlaboratoriossa Radioaktiivisten jätteiden kartoitus kiihdytinlaboratoriossa Aki Puurunen JYVÄSKYLÄN YLIOPISTO FYSIIKAN LAITOS Pro Gradu -tutkielma Ohjaaja: Jaana Kumpulainen 3. lokakuuta 2011 Tiivistelmä Kiihdytinlaboratoriossa

Lisätiedot

Luvun 8 laskuesimerkit

Luvun 8 laskuesimerkit Luvun 8 laskuesimerkit Esimerkki 8.1 Heität pallon, jonka massa on 0.40 kg seinään. Pallo osuu seinään horisontaalisella nopeudella 30 m/s ja kimpoaa takaisin niin ikään horisontaalisesti nopeudella 20

Lisätiedot