FY8 · 2 op · Valinnainen

Aine, säteily ja kvantittuminen

Mistä säteily syntyy, ja mitä atomissa tapahtuu?

16 oppituntia

Oppitunnit

1. Kvantittuminen ja atomi

   Luku 1Valosähköinen ilmiö ja fotoni

   Miksi heikkokin ultraviolettivalo irrottaa elektroneja sinkkilevystä, mutta kirkaskaan punainen valo ei irrota yhtäkään?
2. Luku 2Spektrit paljastavat atomin energiatasot

   Miksi Auringon valon sateenkaarivärien poikki kulkee kapeita tummia viivoja? Miten niistä voi päätellä, mitä alkuaineita Auringossa on?
3. Luku 3Vetyatomin energiatasot ja Bohrin malli

   Miksi vetyä sisältävän lampun valo hajoaa hilassa vain neljäksi selvästi näkyväksi värilliseksi viivaksi? Miksi viivojen aallonpituudet ovat juuri $656\,\text{nm}$, $486\,\text{nm}$, $434\,\text{nm}$ ja $410\,\text{nm}$?
4. Luku 4Valo ja elektroni aaltoina ja hiukkasina

   Miksi hyvin heikko valo tai elektronisuihku piirtää varjostimelle ensin satunnaisia yksittäisiä pisteitä, ja raitakuvio syntyy vasta, kun osumia on tuhansia?
5. Luku 5Aaltomekaaninen atomimalli ja orbitaalit

   Miksi kemian kirjassa atomin elektroni piirretään sumeaksi pilveksi eikä pieneksi palloksi, joka kiertää ydintä rataa pitkin?

6. Kvanttiteknologia

   Luku 6LEDin valo ja Planckin vakion mittaaminen

   Miksi sininen LED tarvitsee syttyäkseen suuremman jännitteen kuin punainen LED?
7. Luku 7Laser ja kvanttirakenteet

   Miksi laserosoittimen valo kulkee pimeän luokan poikki kapeana säteenä ja näkyy seinällä pienenä pisteenä, mutta taskulampun valo leviää laajaksi himmeäksi läiskäksi?

8. Atomiydin ja ydinenergia

   Luku 8Atomiydin ja radioaktiivinen hajoaminen

   Miksi savuilmaisimen pienestä americiumnäytteestä lähtee koko ajan hiukkasia, ja mitä americiumytimelle tapahtuu, kun hiukkanen lähtee?
9. Luku 9Hajoamislaki ja puoliintumisaika

   Miksi sairaalan teknetiumvalmisteen aktiivisuus puolittuu aina noin kuudessa tunnissa, vaikka kukaan ei voi ennustaa, milloin yksittäinen ydin hajoaa?
10. Luku 10Massavaje ja ytimen sidosenergia

    Miksi helium-4-atomi on kevyempi kuin kaksi vetyatomia ja kaksi neutronia yhteensä, vaikka se koostuu juuri niistä?
11. Luku 11Fissio, fuusio ja ydinvoima

    Miksi gramma uraani-235:tä vapauttaa fissiossa eli ytimen jakautumisessa yhtä paljon energiaa kuin noin $3{,}4$ tonnia kivihiiltä palaessaan?

12. Säteily ja ihminen

    Luku 12Ionisoiva säteily ja elimistö

    Miksi paperiarkki pysäyttää alfasäteilyn, vaikka gammasäteily kulkee koko ihmisen kehon läpi? Miksi silti juuri alfasäteilyä lähettävä aine on vaarallisin, kun se joutuu elimistön sisään?
13. Luku 13Säteilyannos ja säteilyturvallisuus Suomessa

    Miksi ydinvoimalaitokset antavat suomalaiselle vain hyvin pienen osan hänen säteilyannoksestaan, ja mistä loput tulevat?
14. Luku 14Säteily lääketieteessä ja teknologiassa

    Miksi PET-kuvauksessa potilaaseen ruiskutetaan radioaktiivista sokeria, ja miten laite päättelee, mistä kohdasta kehon sisältä säteily tuli?

15. Hiukkaset ja maailmankaikkeus

    Luku 15Standardimalli: perushiukkaset ja vuorovaikutukset

    Miksi vapaa neutroni hajoaa keskimäärin noin vartissa, mutta protonin hajoamista ei ole havaittu koskaan, vaikka molemmat koostuvat samoista hiukkasista?
16. Luku 16Maailmankaikkeuden kehitys

    Miksi kaukaisten galaksien spektriviivat ovat siirtyneet punaiseen päin, ja sitä enemmän, mitä kauempana galaksi on?