Sammanfattning för att öva till nationella provet i fysik. Presentation som innehåller nians fysik. Innehåll: Ljus, Atomfysik och kärnfysik, Universum

1. Sammanfattning till NP åk 9
Fysik åk 9
Lena Koinberg

2. Denna presentation innehåller
• Ljus
• Atomfysik och kärnfysik
• Universum

3. Fysik för årskurs 7-9
Ljus
Lena Koinberg

4. Ljuskällor och reflexion
• En ljuskälla är något som sänder ut ljus.
• Exempel på ljuskällor: Solen och en lampa.
• Månen lyser inte själv. Den reflekterar en del av
ljuset från solen.
• När du ser ett föremål så beror det på att ljuset
har reflekterats mot föremålet och sedan nått
dina ögon.

5. Ljusets hastighet
• Ljusets hastighet är 300 000 km/s.
• Inget kan färdas snabbare än ljuset.
• Det tar 8 minuter för solljuset att nå jorden.

6. Reflexionsvinkel och infallsvinkel
• När ljus träffar en plan och blank yta så reflekteras det i
samma vinkel som det träffade ytan med.
• Ljusets reflexionsvinkel är alltid lika stor som
infallsvinkeln.

7. Konkav och konvex spegel
• Konvex spegel: växer ut på mitten (som en boll)
• Konkav spegel: buktar in på mitten (som insidan
på skål)
• Minnesregel:
– Den konvexa växer ut på mitten.
Konkav spegel Konvex spegel

8. Konkav spegel
• En konkav spegel buktar inåt som insidan av en skål.
• Alla ljusstrålar som träffar en konkav spegel reflekteras
mot en och samma punkt. Den punkten kallas
brännpunkt eller fokus (F på bilden).
• En konkav spegel samlar ljus.
• Parabolantenner samlar tv-signaler från en satellit med
hjälp av en konkav spegel.

9. Konvex spegel
• En konvex spegel buktar ut som en boll.
• När ljusstrålar reflekteras mot en konvex
spegel så sprids de ut från spegeln.
• Det ser ut som att alla strålar kommer från
en punkt bakom spegeln (märkt F i bilden).
• Brännpunkten ligger alltså bakom spegeln.
• En konvex spegel sprider ljus.
• Konvexa speglar används som
sidobackspeglar på bilar.

10. Ljusets strålar bryts
• När ljus går från ett genomskinligt ämne till ett
annat så bryts det och ändrar riktning.
• Att ljuset bryts beror på att ljuset har lägre
hastighet i det tätare ämnet än vad det har i det
tunnare ämnet.

11. Från tunnare till tätare ämne
• När ljus går från ett tunnare ämne till ett
tätare ämne så blir brytningsvinkeln mindre än
infallsvinkeln.

12. Från tätare till tunnare ämne
• När ljus går från ett tätare ämne till ett
tunnare ämne blir brytningsvinkeln större än
infallsvinkeln.

13. Totalreflexion
• När en ljusstråle går från ett tätare till ett tunnare
ämne så kan det uppstå totalreflexion.
• Vid totalreflexion så reflekteras allt ljus tillbaka till
det tätare ämnet.
• Totalreflexion utnyttjas i fiberoptik. Fiberoptik
används både inom sjukvården och ör att
överföra tv- och datasignaler.

14. Linser
• Linser är buktiga skivor av något
genomskinligt material, exempelvis glas.
• En konkav lins sprider ljuset.
• Konkava linser används i glasögon
• En konvex lins samlar ljusstrålar.
• Konvexa linser används i glasögon,
kameror, kikare och mikroskop.
• Den röda punkten visar linsens
brännpunkt.

15. Översynt och närsynt
• I ögat sitter en konvex lins.
• Ögats lins samlar upp ljuset till en bild
på näthinnan, längst bak i ögat.
• För översynta hamnar bilden från linsen
bakom näthinnan.
• Översynta har glasögon med konvex
lins. Linsen samlar ljusstrålarna lite mer
så att ljuset hamnar på näthinnan.
• För närsynta hamnar bilden från linsen
framför näthinnan.
• Närsynta har glasögon med konkav lins.
Den konkava linsen gör att ljuset sprids
lite och hamnar på näthinnan.

16. Prisma och Spektrum
• Ett prisma är en trekantig glasbit.
• Vitt ljus som går genom prismat delas upp i sju olika
färger, kallat ett spektrum.
• Det beror på att vitt ljus innehåller alla olika färger.
• När det vita ljuset går igenom prismat så bryts de olika
färgerna olika mycket.
• När solen skiner samtidigt som det regnar kan du se en
regnbåge. Vattendropparna fungerar som prismor.

17. Färger
• När vitt ljus träffar ett grönt löv så reflekteras
det gröna ljuset. Alla andra färger absorberas
av lövet. Vi ser ett grönt löv.
• Vitt reflekterar alla färger.
• Svart absorberar alla färger.

18. Ljus kan beskrivas på två olika sätt
• Ljus kan beskrivas som en vågrörelse där
färgerna är vågor med olika frekvens.
• Ljus kan också beskrivas som små energipaket
kallade fotoner. Olika färger innehåller fotoner
med olika mycket energi.

19. Polariserat ljus och laserljus
• Ljusvågor från solen svänger i alla riktningar och består
av ljus med olika våglängder.
• Polariserat ljus svänger bara i en riktning.
• Polaroidglasögon släpper inte igenom det polariserade
ljuset.
• Laserljus består av ljusvågor med samma våglängd.
• Laserljus används för att behandla cancertumörer och
för att mäta avstånd.

20. Fysik för årskurs 7-9
Atomfysik och Kärnfysik
Lena Koinberg

21. Atommodell
• I atomkärnan finns:
– positivt laddade protoner och
– elektriskt neutrala neutroner
• Runt kärnan rör sig negativt laddade elektroner.
• 1 protons laddning är lika stor som 1 elektrons
laddning.
• Ett grundämne består av en enda sorts
atomer.
• Exempel på grundämnen: väte, syre, kol,
järn och guld.

22. Atomer och joner
Atom är neutral
En atom innehåller lika
många protoner (+) som
elektroner (-)
Negativ jon (-)
En negativ jon innehåller
fler elektroner (-) än
protoner (+).
Positiv jon (+)
En positiv jon innehåller
fler protoner (+) än
elektroner (-).

23. Joner bildas
Steg 1:
2 atomer
Steg 2:
En atom ger
bort en elektron.
Steg 3:
Det bildas en
positiv jon och
en negativ jon.

24. Atomens massa
• En proton och en neutron har ungefär lika stor
massa.
• En protons massa är ungefär 2000 gånger så
stor som en elektrons massa.

25. Atomnummer
• Atomnummer: Antal protoner
• Masstal: Antal protoner + Antal neutroner

26. Isotoper
• Isotoper är varianter av ett grundämne. De har
samma atomnummer, men olika masstal.
• Väte har 3 isotoper. Alla har en proton. Antalet
neutroner är 0, 1 eller 2.

27. Elementarpartiklar och nanoteknik
• Elementarpartiklar är fysikens allra minsta
beståndsdelar.
• Exempel på elementarpartiklar är elektroner,
fotoner och kvarkar.
• Inom nanoteknik så ändrar man materia på
atomnivå.
• Man tillsätter pyttesmå nanopartiklar i olika
material för att ändra på materials egenskaper,
exempelvis för att göra bildäck extra slitstarka.

28. Elektronskal
• Elektronerna finns i olika skal.
• K: Innersta skalet, kan innehålla 2 atomer.
• L: Nästa skal, kan innehålla 8 atomer.
• Elektronskalen fortsätter sedan M, N, O, P och så
vidare.

29. Elektromagnetisk strålning
• När energi tillförs (ett ämne värms) så kan elektroner hoppa
till ett yttre skal.
• Elektronen faller sedan tillbaka.
• När den hoppar tillbaka så avger den energi i form av
elektromagnetisk strålning.
• Energin som avges när elektronen faller tillbaka kallas för en
foton.
• Olika långa hopp ger olika färger.
• Om elektronen hoppar en kort bit så uppfattar vi fotonen som
rött ljus. Hoppar den en längre bit så uppfattar vi fotonen som
blått eller violett ljus.

30. Olika typer av ljus
• Det finns ljus som vi inte kan se med våra ögon.
• Ljus som innehåller mer energi än det synliga ljuset:
– Ultraviolett ljus eller UV-ljus är ljus som kan orsaka
hudcancer.
– Röntgenstrålning, används för att ta röntgenbilder
– Gammastrålning
• Ljus som innehåller mindre energi än det synliga ljuset:
– Infrarött ljus, används i infravärmare
– Mikrovågor, används i mikrovågsugnar
– Radiovågor, använd vid radiokommunikation

31. Radioaktivitet

32. Radioaktiva ämnen
• Radioaktiva ämnen har instabila atomkärnor.
• En instabil atomkärna sönderfaller med tiden.
• När en atomkärna förändras så skickar den ut
strålning.
• Det finns tre typer av strålning som kan avges
från atomkärnan:
– Alfastrålning
– Betastrålning
– Gammastrålning

33. Alfastrålning
• Vid alfasönderfall avger atomkärnan en alfapartikel.
• En alfapartikel består av 2 protoner och 2 neutroner
• En alfapartikel är en heliumkärna.
• Atomnumret minskar med två. Atomen omvandlas till
ett nytt grundämne med två protoner färre.

34. Betastrålning
• Vid betasönderfall avger atomkärnan en betapartikel.
• I atomkärnan omvandlas en neutron till en proton och
en elektron.
• Elektronen skickas iväg som betastrålning.
• Atomnumret ökar med ett. Den extra protonen gör att
atomen omvandlas till ett nytt grundämne med en till
proton.

35. Gammastrålning
• Gammastrålning är elektromagnetisk strålning.
• Gammastrålning är en energirik foton som avges
från atomkärnan.
• Atomnumret är oförändrat.

36. Skydd mot strålning
• Det är farligt att utsättas för radioaktiv
strålning.
• Alfastrålning kan stoppas av ett papper.
• Betastrålning kan stoppas av en plåt- eller
glasskiva.
• Gammastrålning kan gå rakt igenom både
kroppen och kraftiga stålplåtar.
• Gammastrålning kan stoppas av en tjock
blyplåt.

37. Joniserande strålning
• Radioaktiv strålning är joniserande strålning.
• Joniserande strålning är energirik och kan slå bort
elektroner från atomer så att de förvandlas till joner.
• Man kan få cancer av att utsättas för joniserande
strålning.
• Joniserande strålning används i cancerbehandling (se
bild). Man strålar då cancercellerna med joniserande
strålning för att de ska skadas.

38. Halveringstid
• I ett radioaktivt ämne så sönderfaller
atomkärnorna.
• Halveringstid är så lång tid som det tar för hälften
av atomkärnorna i ett ämne att sönderfalla.
• Kol-14 är en radioaktiv kolisotop.
• Arkeologer avgör hur gamla arkeologiska fynd är
genom att mäta hur mycket kol-14 som det finns i
ämnet.

39. Fission

40. Fission
• Fission är kärnklyvning.
• Om man skjuter neutroner
på en atomkärna så kan den
klyvas i flera delar.

41. Fission kedjereaktion
1) En neutron skickas mot
en atomkärna.
2) När atomkärnan klyvs så
frigörs samtidigt två eller
tre nya neutroner.
3) Dessa neutroner kan i sin
tur klyva varsin atomkärna
och frigöra ännu fler
neutroner som i sin tur kan
klyva varsin atomkärna.

42. Atombomb
• När en atombomb sprängs så sker en kedjereaktion så
att miljarders miljarder atomkärnor klyvs på mindre än
en sekund.
• USA släppte 1945 två atombomber i de japanska
städerna Hiroshima och Nagasaki.
• Över 100 000 personer dog.
• Den joniserande strålningen gjorde även att många fick
cancer eller missbildade barn.

43. Kärnkraftverk
• Ungefär hälften av den
Sveriges elenergi kommer
från kärnkraftverk.
• I ett kärnkraftverk
omvandlas kärnenergi till
elektrisk energi.
• Energi från kärnklyvning
värmer vatten.
• Vattnet omvandlas till
ånga.
• Ångan driver en turbin.
• Turbinen driver en
generator som omvandlar
rörelseenergi till elektrisk
energi.

44. Nackdelar med kärnkraft
• Radioaktivt avfall: Använt kärnbränsle (rester från
kärnkraftverk) är radioaktivt. Det använda kärnbränslet
måste förvaras i bergrum i jorden i hundra tusen år.
• Kärnkraftsolyckor: Vid kärnkraftsolyckor så sker en
okontrollerad kedjereaktion. Det leder till explosioner och
att radioaktiva ämnen sprids i området utanför
kärnkraftverket.
• Kärnkraftsolyckor:
– Tjernobyl i Sovjetunionen, 1986
– Fukushima i Japan, 2011

45. Fysik för årskurs 7-9
Universum
Lena Koinberg

46. Stjärnor
• Stjärnor har olika färg beroende på hur varma de är på ytan.
• Vita stjärnor är minst och varmast (10 000 grader eller mer).
• Vita stjärnor kallas vita dvärgar
• Gula stjärnor är mellanvarma (runt 6000 grader).
• Solen är en gul stjärna.
• Röda stjärnor är störst och kallast (runt 3000 grader).
• Röda stjärnor kallas röda jättar.

47. Fusion skapar energi
• Stjärnor består av heta gaser, mest
helium och väte.
• Inuti solen slås vätekärnor samman
till heliumkärnor. Det kallas fusion.
• Vid fusion så frigörs energi.
• Solen strålar ut energi i form av ljus
och värme. Utan den energin skulle
det inte finnas liv på jorden.

48. Ljusår
• Ett ljusår är den sträcka ljuset
färdas på ett år.
• Polstjärnan befinner sig 780
ljusår från jorden.
• När du tittar på ljuset från
Polstjärnan så ser du ljus som
skapades vid Polstjärnan för 780
år sedan. Ljuset har sedan varit
på väg genom rymden i 780 år.
• Avståndet till solen är 8
ljusminuter.

49. Galaxer
• En galax är ett stjärnsystem med ett stort antal stjärnor.
• Det finns mer än 100 miljarder galaxer i universum.
• Vår galax heter Vintergatan.
• Vintergatan är spiralformad och innehåller 200 miljarder
stjärnor.
• Galaxer kan ha olika former. De kan exempelvis vara
formade som en spiral, ett klot eller en ellips.

50. Astronomi historia
• Astronomi är vetenskapen om himlakropparna och
universum.
• Först trodde astronomerna att jorden var en platt skiva
omgiven av vatten. Sedan kom de på att jorden var rund.
• Först trodde astronomerna att jorden var universums
medelpunkt och att solen roterade runt jorden. Sedan kom de
på att jorden roterade runt solen.

51. Big Bang
• För 13,7 miljarder år sedan var Big Bang.
• Big Bang kallas även Stora Smällen.
• Big Bang var en stor explosion som skapade universum.
• Materia och strålning uppstod och spreds.
• Från den materian skapades stjärnor och planeter.
• Universum expanderar, d.v.s. stjärnorna och planeterna
rör sig sakta bort från punkten där Big Bang skedde.
• Astronomerna vet inte vad som fanns före Big Bang.

52. Nebulosa
• Stjärnor föds i nebulosor.
• En nebulosa består av materia i form av
gas och damm (se bild).
• Nebulosor har jättestor massa.
• Gravitationskraften gör att materian i
nebulosan dras ihop.
• När materian dras ihop så bildas en
stjärna.
• I en nebulosa kan det bildas massvis med
stjärnor.
• Vår sol skapades för 4,5 miljarder år
sedan.

53. Stjärnors liv
• Stjärnor skapas i nebulosor.
• Först är stjärnan i ett stabilt tillstånd då den
har god tillgång på bränsle.
• När vätet börjar ta slut så sväller stjärnan, den
slukar upp planeterna omkring den. Stjärnan
är då en röd jätte.
• Därefter så krymper stjärnan till ett mindre
klot, då kallas den för en vit dvärg.
• Den vita dvärgen svalnar sedan och mörknar.

54. Stora stjärnors död
• När en stor stjärna dör så sprängs stjärnans yttre
delar utåt och en oerhört ljusstark stjärna kallad
supernova bildas.
• I stjärnans centrum bildas en neutronstjärna. Det
är en liten, kompakt himlakropp med en diameter
på några mil.
• När de allra största stjärnorna dör så bildas det
först en supernova och sedan blir det ett svart
hål.
• I ett svart hål så är gravitationen så kraftig så att
inte ens ljuset kan lämna himlakroppen.

55. Universums kretslopp
• Nästan alla stjärnor kastar ut gaser
och stoft i rymden när de dör. Denna
materia bildar nya nebulosor. I dessa
nebulosor bildas sedan nya stjärnor
och planeter.
I en nebulosa bildas en ny stjärna.
Stjärnan är stabil.
Stjärnan dör och kastar ut
gaser och stoft i rymden.
En ny nebulosa bildas.

56. Mörk energi och mörk materia
• Alla galaxer är på väg ifrån varandra med
ökad hastighet. Den energi som drar isär
galaxerna kallas för mörk energi.
• Astronomerna anser även att det finns
materia i universum som vi inte kan se, den
kallar de för mörk materia.