2 - Gyldendal Norsk Forlag

web2.gyldendal.no

2 - Gyldendal Norsk Forlag

2

© Gyldendal Norsk Forlag AS, 2006

1. utgave, 1. opplag

Læreboken er skrevet etter gjeldende læreplan for faget naturfag for yrkesfaglige utdanningsprogram.

Boken dekker læreplanmålene Forskerspiren og Stråling og radioaktivitet.

Printed in Norway by PDC Tangen, 2006

ISBN 13: 978-82-05-35064-9

ISBN 10: 82-05-35164-7

Redaktør: Ellen Semb og Klaus Anders Karlson

Bilderedaktør: Anita R. Seifert og Hege Blom

Design: CMYKDESIGN

Sats og layout: Brødrene Fossum AS

Omslagsdesign: CMYKDESIGN

Omslagsbilde: Science Photo Library

Bilder, illustrasjoner:

Alle tegninger er utført av Anne Langdalen, unntatt:

Kaj Konrad Clausen: 37 (i midten)

John Arne Eidsmo: Det periodiske system på forsats og baksats

Adresseavisen: 56; Bildhuset: 51

Brundalen: 104 Hilde Hov,

Getty Images?? 55???

GV-press: 9 (ø), 30 (BSIP/MENDIL), 38 øv. (SPL), 45 (Photo Reseachers), 46 (BSI),

55 (BSI), 58 (begge), 96 og 97 (SPL), 98 (SPL), 105 (SPL), 115 (SPL), 118 (SPL), 120 (SPL)

Lucky Look: 57 øv. (Mark Harmel/Alamy Images);

NASA: 59;

Nordic Photos: 25 og 26 Orion press/IMS;

Ole Moksnes AS: 8

Samfoto: 9 nede (Leif Rustand/NN), 28 Bård Løken NN, 36 Bård Løken, 40 Mimsy Møller,

Vilda Photo/Rollin: 29

Scanpix: 24, 108 (Augustin Ochsenreiter/AP)

Det må ikke kopieres fra denne boken i strid med åndsverkloven eller avtaler om kopiering inngått

med KOPINOR, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Kopiering i strid med lov eller

avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning, og kan straffes med bøter eller fengsel.

Alle henvendelser om forlagets utgivelser kan rettes til:

Gyldendal Undervisning

Postboks 6860 St. Olavs plass

0130 Oslo

E-post: undervisning@gyldendal.no


Til deg som skal bruke læreverket

Dette læreverket dekker kompetansemålene Forskerspiren og Stråling og

radioaktivitet i læreplanen i naturfag for Vg1. Alt fagstoff, oppgaver og

forslag til aktiviteter er samlet i denne boka. Det er utviklet et eget nettsted

til læreverket med utfyllende stoff, oversikt over egnede nettsteder, forslag til

feltarbeid og andre elevaktiviteter.

Nettstedadressen er: http://www.gyldendal.no/senit.

I starten av hvert kapittel finner du en kort innledning og en oversikt over

hva du skal jobbe med i dette kapitlet. Læreplanen står samlet bak i boka.

Kompetansemålene denne boka er skrevet etter, er markert med rød skrift.

Det er skrevet tilsvarende bøker for de andre kompetansemålene i

læreplanen.

Kapitlene veksler mellom to typer tekst. Hovedteksten presenterer og

forklarer det naturfaglige lærestoffet. «Blåteksten» tar opp ulike

problemstillinger, eksempler og annet aktuelt stoff med tilknytning til

innholdet i hovedteksten. De vekker nysgjerrighet og knytter faget til

hverdagsopplevelser. Mange av momentene i læreplanen er tatt opp i

«blåteksten».

For å gjøre arbeidet med stoffet lettere har vi tatt med noe repetisjonsstoff

fra grunnskolen der du kan ha bruk for det. Dette stoffet er markert i teksten

som repetisjonsstoff og på grønn bakgrunn. Hvert kapittel avsluttes med et

sammendrag. Kontrolloppgavene er plassert der det er naturlig å stoppe opp

og oppsummere hva du har fått med deg så langt i kapittelet. Bakerst finner

du oppgaver som er tydelig merket med fargekode for vanskelighetsgrad.

Oppgaver med rødt nummer er vanskeligere enn de andre. Gruppe- og

nettoppgaver stimulerer til både muntlig og skriftlig aktivitet. En oppgave

med overskriften «Utfordring» er en større oppgave som tester naturfaglig

tekstforståelse. Til slutt kommer forslag til elevforsøk.

Arbeidet med naturfag vil gi deg grunnleggende kunnskaper som skal

hjelpe deg til å forstå erfaringer du selv gjør, og informasjon du tar imot om

kropp og helse, om teknologi og naturvitenskap og om naturen omkring

deg. De grunnleggende kunnskapene skal også sette deg i stand til å erobre

ny kunnskap, enten det er i programfagene innenfor utdanningsprogrammet

ditt, i arbeidslivet eller i senere studier. Arbeidet med naturfag skal dessuten

gi deg et kunnskapsgrunnlag for å kunne vurdere informasjon, være med i

diskusjoner og ta stilling til viktige samfunnsspørsmål.

Det er vårt ønske at dette naturfagverket vil hjelpe deg i læringsarbeidet,

og at det bidrar til å vekke interesse og glede mens du arbeider med faget.

Trondheim og Stjørdal, februar 2006

Peter van Marion Hilde Hov Tone Thyrhaug Øyvind Trongmo

3


4

Innhold

1 Naturvitenskap og naturfag 6

Naturfaglig kunnskap 6

Hvem skal ta valgene? 6

Undersøkelser 7

Hypotese 7

Observasjoner 7

Eksperimenter 8

Sikre observasjoner 8

Feil og usikkerhet 9

Å måle med samme mål 10

Modeller av virkeligheten 11

Oppgaver 12

Nett- og gruppeoppgaver 17

Forslag til korte foredrag 17

Forsøk 18

2 Bølger og stråling 23

2.1 Bølger 25

2.2 Lydbølger 26

Fra lydbølger til hørselsinntrykk 27

Ultralyd 28

2.3 Elektromagnetiske bølger 29

Det elektromagnetiske spekteret 30

2.4 Lys 31

Lys fra atomet 31

Lys fra sola 32

Absorbsjonsspekter 33

Nordlys 33

Kunstige lyskilder 37

Laser 37

2.5 Radio- og mikrobølger 39

2.6 Infrarød stråling 43

Drivhuseffekten 44

Klimaendringer 46

Globalt samarbeid 47

2.7 Ultrafiolett stråling 48

Ozonlaget 50

2.8 Røntgenstråling og gammastråling 54

Røntgenstråling 54


2.9 Kunnskap om verdensrommet fra EM-stråling 56

Radiostråling fra verdensrommet 56

Infrarød stråling fra verdensrommet 56

Synlig lys fra verdensrommet 56

Ultrafiolett stråling, røntgenstråling og gammastråling

fra verdensrommet 57

Sammendrag 58

Oppgaver 59

Nett- og gruppeoppgaver 81

Forsøk 82

Forslag til korte foredrag 91

Utfordring 92

3 Radioaktivitet 95

3.1 Radioaktiv stråling 97

Isotoper 98

stråling fra ustabile kjerner 98

Rekkevidden av radioaktiv stråling 101

Energien i radioaktiv stråling 102

3.2 Å måle radioaktivitet 103

Halveringstid 103

C14-metoden 105

3.3 Stråledoser og biologiske effekter 107

Effekter av radioaktiv stråling på cellenivå 108

Biologiske effekter av store stråledoser 109

Biologiske effekter av små og middels store stråledoser 110

Stråling i Norge 110

Radon 111

3.4 Radioaktiv stråling i medisinsk behandling 112

3.5 Fisjon og fusjon 114

Fisjon 114

Radioaktivt avfall 116

Fusjon 118

Sammendrag 119

Oppgaver 121

Nett- og gruppeoppgaver 136

Utfordring 137

Forsøk 138

Forslag til korte foredrag 141

Fasit 142

Stikkord 146

Læreplan 147

5


6

Naturvitenskap og

naturfag

Naturfaglig kunnskap

Vi vet av erfaring at melken holder seg lenger når vi setter den i kjøleskapet.

Vi vet at vi kan bli smittet når noen som er forkjølt, hoster eller

nyser mot oss. Vi vet også at en flaske brus som står ute i mange kuldegrader,

kan fryse i stykker. Dette er eksempler på kunnskap vi har skaffet

oss gjennom erfaringer og opplevelser. Men mange vil ikke nøye seg med

dette, de vil vite mer. «Hvorfor er det slik? Hvordan kan det forklares?»

Mennesker har alltid undret seg over det de kunne observere rundt

seg. Undringen er en viktig drivkraft i vår søken etter kunnskap. Uten

menneskets undring og nysgjerrighet hadde den naturvitenskapelige

kunnskapen vi har i dag, ikke kunnet vokse fram.

Men undring og nysgjerrighet er ikke den eneste drivkraften i

menneskets søken etter naturvitenskapelig kunnskap. Kunnskap om hva

som skjer i melk og andre matvarer som blir bedervet, har satt oss i

stand til å velge de beste transport- og oppbevaringsmåtene. Kunnskap

om forkjølelsesviruset har gjort det mulig å forstå hvordan vi kan unngå

å bli smittet. Jakten på kunnskap om forkjølelsesviruset og andre virus

har satt oss i stand til å bekjempe mange sykdommer der virus er

årsaken. Naturvitenskapelig kunnskap er med andre ord nyttig for oss.

Hvem skal ta valgene?

Vi må stadig velge, både i vår egen hverdag og som samfunnsmedlemmer.

Hva skal vi spise for å holde oss friske? Skal vi bygge gasskraftverk i

Norge? Hvor skal vi legge den nye veien, og hvor skal det være tillatt å

bygge hytter?

Vi kan la andre velge for oss. Eller vi kan være med og velge selv. Hvis

vi vil velge selv, trenger vi mer kunnskap enn den vi kan skaffe oss

gjennom erfaringer og opplevelser. Vi må ha kunnskap som setter oss i

stand til å vurdere følgene av de valgene vi gjør. Det mangler sjelden

gode råd fra mange hold, enten det gjelder hvilken mat som er sunnest,

om vi bør satse på gasskraft, eller hvilken veitrasé som skader miljøet

minst. For å kunne gjøre de beste valgene trenger vi kunnskap. Uten

grunnleggende kunnskap i naturfag må vi overlate mange valg til andre.


Undersøkelser

Undersøkelser er grunnlaget for all naturvitenskapelig tenkning. Vi kan

for eksempel undersøke hvordan temperaturen virker inn på yteevnen

til batterier, og vi kan undersøke hvordan kjøttmeisen finner mat om

vinteren. Vi kan også undersøke hva som gjør at vannlopper vi har i et

akvarium, først formerer seg og blir mange, men så plutselig går ned i

antall.

Hypotese

Vi starter med å tenke ut mulige hypoteser, eller antakelser vi har. Et

eksempel på en hypotese kan være at kjøttmeisen gjemmer mat på faste

steder, og at den henter maten fra disse gjemmestedene om vinteren. Et

annet eksempel på en hypotese er at vannloppene i akvariet blir færre

fordi maten tar slutt. Vi tester hypotesene ved hjelp av observasjoner.

Dersom observasjonene våre stemmer med antakelsen vår, hypotesen,

styrker det hypotesen. Dersom observasjonene ikke stemmer med

hypotesen, kan det bety at hypotesen ikke er riktig og må forkastes.

Observasjoner

I undersøkelsene vi gjør, er det viktig at

vi sørger for systematiske observasjoner.

Vi kan for eksempel videofilme en

kjøttmeis mens den leter etter mat, og

registrere nøyaktig hvor den finner

mat.

Vi kan observere hvordan antallet

vannlopper endrer seg ved å ta

vannprøver og ved å telle antallet

individer i prøvene. Vi kan måle ved

hjelp av instrumenter og samle data om

næringsinnholdet, oksygeninnholdet

og andre fysiske forhold i akvariet. Å

samle data er altså det samme som å

gjøre observasjoner. Observasjonene

eller dataene vi samler, må

systematiseres. Framstillinger i tabeller

og diagrammer gjør det ofte lettere å se

sammenhenger i datamaterialet.

NATURVITENSKAP OG NATURFAG

7


8

NATURVITENSKAP OG NATURFAG

Vi finner antallet vannlopper

i et akvarium ved å telle

antallet individer i en

vannprøve av en kjent

størrelse.

Eksperimenter

Ofte må vi gjennomføre eksperimenter for å kunne gjøre de observasjonene

vi trenger. Vi utfører eksperimenter for å skaffe oss observasjoner

under forhold som vi selv bestemmer og kontrollerer.

Vi tenker oss et eksperiment der vi skal undersøke hvilken betydning

næringstilgangen har for vannloppene. Vi velger å bruke fire akvarier,

med like mange vannlopper i hvert av dem. Næringsmengden i

akvariene er forskjellig. Vi samler data (observerer) og finner ut hvordan

individantallet utvikler seg i akvarier med ulike næringsmengder. Det er

næringsmengden som er parameteren i eksperimentet vårt. Vi må være

sikre på at de forskjellene vi observerer, skyldes at vi varierer denne

parameteren, og ikke noe annet. Derfor er det viktig at de andre

forholdene i akvariet, som temperatur og lysforhold, er helt like. Vi må

også sørge for at avfallsstoffene ikke hoper seg opp i akvariene. Vi

varierer altså én parameter, næringsmengde, mellom ulike akvarier,

mens de andre forholdene holdes likt hele tiden.

Vi kan også utføre et eksperiment for å se på effekten av for eksempel

oksygeninnholdet på antallet vannlopper i akvariet. Da velger vi

oksygeninnholdet som parameter. Nå er det oksygeninnholdet vi

varierer mellom akvariene, de andre forholdene holdes helt likt i alle

akvarier.

Sikre observasjoner

Det kan være vanskelig å telle alle vannlopper i akvariet. Det ville ta lang

tid, og hvordan måtte det i så fall foregå i praksis? For å finne ut hvor

mange vannlopper det er i akvariet, tar vi en vannprøve på for eksempel

100 milliliter. Vi teller antallet individer i prøven. Hvis akvariet er på

100 liter, kan vi gange antallet vi telte i vår prøve, med 1000. Da får vi et


omtrentlig tall på mengden av vannlopper i akvariet. Men er vi sikre på

at det antallet vi har kommet fram til ved å gange med 1000, ligger nær

opp til det virkelige antallet vannlopper i akvariet? Hva om vannloppene

i akvariet «klumper seg»? Da fikk vi kanskje med oss for mange eller for

få vannlopper i prøven vår. Vi må altså først forsikre oss om at prøven vi

tar, er en representativ prøve. For å være sikker på at tilfeldighetene ikke

spiller oss et puss, kan vi ta flere vannprøver. Når vi tar gjennomsnittet

fra flere prøver, kan vi redusere risikoen for at vi ved en tilfeldighet har

fått et for lavt eller for høyt antall.

Feil og usikkerhet

Når vi gjør observasjoner, kan det oppstå feil. Det kan være en tilfeldig

feil, for eksempel fordi vi teller feil eller leser av en feil verdi på et

måleinstrument. Ved feil bruk av et måleinstrument kan vi få feil

verdier. Når et instrument vi bruker, ikke er riktig innstilt, får vi en feil

i alle de målingene vi gjør. Vi snakker da om en systematisk feil.

Mange ganger vet vi at vi gjør feil. Når vi vet at det er snakk om små

feil som ikke vil få betydning for det endelige resultatet, kan vi se bort

fra dem. I enhver undersøkelse bør det være med en vurdering av

mulige feilkilder og av den betydningen de kan ha for resultatet.

Usikkerhet i målinger er ikke det samme som feil. Det vil alltid være

en usikkerhet i alle målinger vi gjør, selv om det ikke er feil. La oss anta

at vi vil gjøre nøyaktige målinger av temperaturen i en væske i en kolbe.

Vi bruker et digitalt termometer som gir oss måleverdier med to

desimaler, altså to siffer etter komma. Fem målinger gir følgende resultat

i grader celsius:

Måling nr. 1 2 3 4 5

Målt temperatur i o C 11,26 11,20 11,22 11,21 11,25

Vi regner ut gjennomsnittsverdien: (11,26 + 11,20 + 11,22 + 11,21 + 11,25): 5 = 11,228

Vi runder av til 11,23. Hvor stor er usikkerheten i denne verdien?

Et mål for usikkerheten er hvor stort avvik det er mellom gjennomsnittsverdien

og de verdiene som ligger lengst fra gjennomsnittsverdien.

Forskjellen mellom den største verdien og den minste

verdien vi har målt, er 11,26 – 11,20 = 0,06. Halvparten er 0,03. Når vi

oppgir måleverdien vår, kan vi oppgi dette som et mål for usikkerheten:

Den målte verdien er 11,23 ± 0,03

NATURVITENSKAP OG NATURFAG

9


10

NATURVITENSKAP OG NATURFAG

Hvor stor usikkerhet vi kan akseptere, er avhengig av hva vi måler, og

med hvilken hensikt. Måler vi avstanden fra jorda til månen og finner at

usikkerheten dreier seg om noen centimeter, regner vi denne

usikkerheten som svært liten. Men får vi en usikkerhet på flere

centimeter når vi måler lengden av et bord, er usikkerheten altfor stor til

at vi kan akseptere den.

Får vi et måleresultat som avviker mye fra de andre, kan det tyde på

at vi har gjort en feil. Da bør vi kontrollere ved å gjøre flere målinger.

Å måle med samme mål

Tidligere var det vanlig å oppgi lengde eller avstand i fot. Det er fortsatt

vanlig å bruke denne lengdeenheten for båter og for flyhøyde i luftfarten.

Opprinnelig svarte en fot til lengden av foten til en voksen mann.

En fot ble delt inn i tolv tommer. Men fotlengden varierer som kjent, og

derfor ble målenheten fot satt til 31,375 cm. I Storbritannia og USA ble

det imidlertid bestemt at en fot skulle være 30,48 cm. I en verden med

stadig økende kontakt var dette uholdbart. Derfor ble meter (m) innført

som internasjonal enhet for lengde. Tilsvarende er det innført internasjonale

målenheter for tid, masse og temperatur.

Størrelse Internasjonal enhet Forkortelse

lengde meter m

masse kilogram kg

tid sekund s

temperatur kelvin K


Modeller av virkeligheten

Når vi studerer naturen, oppdager vi hvor sammensatt ting kan være, og

hvor vanskelig det er å forstå alt. Vil vi danne oss et bilde av den sammensatte

virkeligheten, kan en modell være til hjelp. Modeller er alltid

en forenkling av virkeligheten. Vi utelater detaljer som vi ikke trenger

eller ikke er sikre på. Modeller har derfor begrensninger. Mange av

figurene og beskrivelsene i denne boka er modeller av virkeligheten.

Digitale simuleringer av naturfaglige fenomener bruker også modeller.

NATURVITENSKAP OG NATURFAG

En skjematisk modell av et

atom.

11


12 KAPITTEL 1

Oppgaver

1

Vi tenker oss at klassen har fått i oppdrag å avgjøre hvor lang en alen skal være. Hvordan vil dere gå fram?

2

Hva er den minste temperaturforskjellen du klarer å registrere ved å stikke hånden ned i vann med ulike

temperaturer? Har temperaturen på vannet noe å si for temperaturforskjellen du klarer å registrere? Hvordan ville

du legge opp en undersøkelse som kan gi svar på disse spørsmålene?

3

Sett strek mellom det som hører sammen.

lengde temperatur

K en fot

usikkerhet forenkling av virkeligheten

30,48 cm tolv tommer

modell meter

en fot ikke det samme som feil


4

NATURVITENSKAP OG NATURFAG

Vi tenker oss at fire elevgrupper skal forsøke å finne ut hvor mange vannlopper det er i et akvarium. Akvariet er på

200 liter. Tabellen viser hvordan gruppene gikk fram, og hvilke resultater de fant. Kommenter arbeidet til hver av

gruppene.

5

Gruppe Framgangsmåte

I

II

Prøver fra ulike steder

i akvariet

Prøver fra ulike steder

i akvariet

Antall

prøver

Prøvestørrelse

Antall individer

i prøven(e)

3 200 ml 40, 72, 47

5 100 ml 31, 28, 18, 40, 22

III Prøver fra overflaten 5 100 ml 35, 41, 30, 40, 38

IV

Prøver fra ulike steder

i akvariet

Sett ordene på riktig plass:

5 100 ml 34, 20, 29, 41, 17

Beregning av antall individer

i akvariet

(40 + 72 + 47) : 3 = 53

53 · 1000 = 53 000

(31 + 28 + 18 + 40 + 22) : 5 =27,8

27,8 · 2000 = 55 600

(35 + 41 + 30 + 40 + 38) : 5 = 36,8

36,8 · 2000 = 73 600

(34 + 20 + 29 + 41 + 17) : 5 = 28,2

28,2 · 200 = 5 640

forstørret protonene kuler modeller kjernen elektronskall

Vi tegner ofte av atomer. I en atommodell er ofte markert med plusstegn og

plassert i midten av atomet, i . Elektronene er tegnet som små prikker på sirkler rundt kjernen.

Sirklene skal illustrere . Modellen er kraftig i forhold til virkeligheten. På

modellen ser atomene ut som flate sirkler, mens de i virkeligheten kan sammenlignes med små .

13


14 KAPITTEL 1

6

Gjør ferdig begrepskartet.

Figurer Hva er det?

Egenskaper

Begrepet

Eksperimenter

Eksempler


7

a Er fargen i det midtre feltet lik i begge ender? Dekk

ytterfeltene med papir. Hvordan ser det midtre feltet ut

nå?

c Når du ser på dette bildet, vil hjernen din fylle ut den

manglende informasjonen slik at du ser en firkant selv om

sidene mangler.

NATURVITENSKAP OG NATURFAG

b Klarer du å se både ansiktene og vasen?

d Hvilken av de vertikale linjene er lengst?

15


16 KAPITTEL 1

8

Svaralternativ Rett svar

Hva gjør en A B C A B C

Botaniker studerer bier studerer fisker studerer planter

Astronom skriver horoskop

studerer

verdensrommet

Geolog studerer jordskorpa kartlegger gener

er en astrolog

studerer

verdensrommet

Arkeolog daterer gamle funn jobber på et arkiv tegner hus

Zoolog studerer blåveis studerer dyr studerer alger

Glasiolog studerer galakser studerer isbreer studerer fjell

Fysiolog

masserer vonde

muskler

studerer fysikk

studerer hvordan

kroppen virker

Meteorolog melder været studerer meteorer studerer metropoler

Toksikolog jakter på giftstoffer lager medisiner lager E-stoffer

Radiograf lager grafer tar røntgenbilder bruker radiobølger

Farmasøyt lager turbiner lager fargestoffer lager medisin

Astrolog er en astronom skriver horoskop

studerer

verdensrommet


17

KAPITTEL 1

NETT- OG GRUPPEOPPGAVER

Nettressurser til flere av disse oppgavene finner du på www.gyldendal.no/senit.

9

Temperaturskalaer

NATURVITENSKAP OG NATURFAG

Temperatur oppgis vanligvis i grader celsius. I noen land bruker de grader fahrenheit. Etter det internasjonale

SI-systemet skal vi bruke målenheten kelvin. Finn ut litt om hver av disse måleenhetene og om sammenhengen

mellom dem.

10

Måleenheter

a Hvor stort er et mål?

b Hvor stor er en favn?

c Hvor mye er en gallon?

d Finn flere eksempler på gamle måleenheter som fortsatt er i bruk.

11

Reklame

I reklamen vises det ofte til såkalte vitenskapelige undersøkelser for å overbevise kjøperen om hvor fortreffelig et

produkt er. Finn eksempler på dette blant ulike produkttyper.

Forslag til korte foredrag

• Historien til en av enhetene i SI-systemet

• Gamle måleenheter

• Prefikser

• Naturvitere i arbeidslivet

• Aristoteles

• Galileo Galilei

• Placeboeffekt

17


18 KAPITTEL 1

Forsøk

KOPPER

UTSTYR:

• Termometer

• Varmt vann

• Ulike kopper

(pappbeger

med og uten

hank,

isoporbeger,

plastkopp osv.)

Gjennomfør forsøket.

Hvilken kopp egner seg best?

Til videre arbeid:

Du har fått i oppgave å arrangere fotballturnering. Under denne fotballturneringen skal det

selges varme drikker. Før du går til innkjøp av kopper, bestemmer du deg for å undersøke

hvilke kopper du bør kjøpe inn. Du ønsker at koppene skal holde drikken varm lengst mulig.

Hvordan vil du gå fram for å undersøke det?

Tenk deg at du får i oppgave å konstruere en super kopp. Hvordan vil den se ut?


VI SER PÅ BLADCELLER I LYSMIKROSKOPET

UTSTYR:

• Lysmikroskop

• Objektglass

• Dekkglass

• Dråpeteller

• Pinsett

• Fagermose

NATURVITENSKAP OG NATURFAG

Hensikten med denne øvelsen er å bli kjent med hvordan lysmikroskopet er bygd opp og

virker. Vi skal lære å lage et mikroskopipreparat. Vi skal se på celler som inneholder

kloroplaster. Det er i slike celler fotosyntesen foregår.

19


20 KAPITTEL 1

1 Se på mikroskopet. Finn alle delene som er navngitt på figuren.

2 Slå på lyset til mikroskopet. Drei på revolveren til det minste objektivet peker nedover. Du kjenner et klikk når

objektivet er på plass. Se gjennom okularet og vri på blenderen. Du ser at du kan regulere lysstyrken.

3 Lag et vannpreparat av et moseblad slik figuren nedenfor viser.

Vann utenfor dekkglasset kan du tørke bort med et stykke tørkepapir. Har du for mye vann under dekkglasset,

kan du få sugd opp noe ved å stikke et stykke tørkepapir inntil kanten av dekkglasset.

4 Legg objektglasset med vannpreparatet på objektbordet med dekkglasset og bladet rett over hullet i

objektbordet. Det minste objektivet skal fortsatt peke nedover. Begynn alltid undersøkelsene gjennom

mikroskopet med det minste objektivet!

5 Se på bladet gjennom mikroskopet. Flytt på objektglasset til bladet ligger midt i synsfeltet. For å få et skarpt

bilde må du skru objektbordet ned eller opp ved hjelp av grovinnstillingsskruen. Vær forsiktig når du skrur

objektbordet oppover, slik at objektivet ikke berører dekkglasset.

6 Du får et helt skarpt bilde ved å skru på fininnstillingsskruen. Finn en passende lysstyrke ved å skru på

blenderen.

Hva ser du? Kan du se om bladet har tenner og annerledes celler i bladkanten? Kan du se hva som gir bladet

grønnfarge?

7 Utenpå okularet står det hvor mange ganger det forstørrer. På siden av objektivet står det hvor mange ganger

objektivet forstørrer. For å finne ut hvor mye bladet er forstørret, ganger du de to verdiene med hverandre.

Hvor mange ganger er preparatet ditt forstørret?


NATURVITENSKAP OG NATURFAG

8 Når bladet er midt i synsfeltet og bildet er skarpt, kan du forstørre mer ved å dreie revolveren til det neste

objektivet er på plass. Du må ikke endre på grovinnstillingen, men du vil se at du må justere litt med

fininnstillingen. Du kan også justere lysstyrken.

Hvor mange ganger er bladet forstørret nå? Kan du se strukturer som du ikke så ved den minste forstørrelsen?

Se også på bladranden.

9 Forstørr så mye som mulig. Hvor mange ganger er bladcellene forstørret nå? Kan du se cellevegg, cellekjerne og

kloroplaster?

21


22 KAPITTEL 2


2 Bølger og stråling

BØLGER OG STRÅLING

2.1 Bølger

2.2 Lydbølger

2.3 Elektromagnetiske bølger

2.4 Lys

2.5 Radio- og mikrobølger

2.6 Infrarød stråling

2.7 Ultrafiolett stråling

2.8 Røntgenstråling og gammastråling

2.9 Kunnskap om verdensrommet fra EM-stråling

Bølger og stråling er to begrep som hører sammen. For å kunne

forstå hva de ulike typene stråling rundt oss er, hvordan de

brukes i hverdagen, i forskning og til medisinske formål, og

hvordan de kan virke inn på vår helse, må vi vite noe om bølger.

I dette kapitlet ser vi derfor først på hva bølger er. Eksempler på

spørsmål vi i dette kapitlet skal finne svar på, er:


Hva er lyd, og hva er ultralyd?

Hva er lys, og hva er laserstråler?

Hva slags stråling sender sola ut?

Hva er infrarød stråling?

Hva er ultrafiolett stråling?

Hva er røntgenstråling?

Hvordan kan denne strålingen gi oss informasjon om

verdensrommet?

23


24

Trådløs og usynlig

Vår hverdag blir mer og mer trådløs. Vi kommuniserer med

hverandre ved hjelp av trådløse telefoner og mobiltelefoner og

gjennom trådløse nettverk. Instrumenter kan fortelle oss

nøyaktig hvor vi befinner oss, og fly og skip kan navigere presist

under nær sagt alle forhold. Alt dette skjer ved hjelp av signaler

som overføres trådløst fra en sender til en mottaker. Hvordan er

det mulig å overføre signaler uten ledninger eller andre

forbindelser? Hvordan finner alle disse apparatene fram til

hverandre?

Vi kan verken se eller høre disse signalene. Noen signaler ser

ut til å kunne nå oss nesten hvor som helst. Andre ser ut til å ha

mer begrenset rekkevidde. Hva er egentlig dette usynlige som

binder sammen våre telefoner, PC-er og andre apparater?

Ligger det en helserisiko i alt det usynlige som omgir oss? Kan

det være skadelig å bruke mobiltelefonen?

EKSPERIMENT

Er det noe som kan stoppe signalene fra og til din mobiltelefon?

Forsøk å finne ut om det finnes materialer som ikke slipper

gjennom signalene. Gjør det samme eksperimentet med en

fjernkontroll til for eksempel et fjernsynsapparat.


2.1 Bølger

Vi kan få fram en bølge ved å svinge et tau som holdes fast i den

andre enden. Bølgen vi får, ligner på en vannbølge. Bølgen har både

bølgetopper og bølgedaler. Avstanden mellom to bølgetopper kalles

bølgelengden. Bølgefarten forteller hvor langt bølgetoppene forplanter

seg på ett sekund.

Bølgelengden i en bølge er avstanden mellom to bølgetopper.

Bølgefarten er lik farten til bølgetoppene.

Frekvensen forteller hvor fort hvert punkt på tauet går opp og ned.

Når vi svinger fort, kommer bølgetoppene nærmere hverandre. Når

frekvensen øker, blir bølgelengden mindre.

Frekvensen til en bølge er antallet svingninger per sekund (Hz).

Jo høyere frekvensen er, desto kortere blir bølgelengden. Jo lavere

frekvensen er, desto lengre blir bølgelengden.

Vi må bruke energi for å sette i gang en bølge i et tau. Det er denne

energien som brer seg utover langs tauet. Med store utslag overføres

mer energi til tauet enn med mindre utslag. Når vi svinger tauet hurtig,

BØLGER OG STRÅLING

25

Bølgelengden er avstanden

mellom bølgetoppene.

Når bølgetoppene etter

ett sekund har forflyttet seg

0,3 m, er bølgefarten

0,3 m/s.


26 KAPITTEL 2

Bølger på havet transporterer

energi.

Lydbølger sprer seg som

fortettinger og fortynninger

i lufta.

overføres mer energi, og vi får hurtigere svingninger enn når vi svinger

langsomt. Personen som holder tauet i den andre enden, kan kjenne at

bølgen transporterer energi.

Når tauet svinger, er det ikke selve tauet som flytter seg bortover. Det

er bare bølgetoppene og bølgedalene som forflytter seg langs tauet. Slik

er det også i bølger på havet. Det er bølgetoppene som forflytter seg;

vannet flyttes opp og ned, men ikke bortover.

Bølger frakter energi uten at det blir flyttet masse.

2.2 Lydbølger

Lyd er bølger som dannes når en lydkilde svinger fram og tilbake og

setter i gang svingninger i lufta. Når lydkilden, for eksempel en

høyttalermembran eller en gitarstreng svinger den ene veien, vil

luftmolekylene på denne siden bli presset sammen. Det oppstår en

fortetting. Når den like etter svinger i motsatt retning, etterlater den seg


en fortynning av luftmolekylene. Det blir hele tiden nye fortettinger og

fortynninger i lufta, som brer seg utover.

Luftmolekylene svinger ikke opp og ned på tvers av bølgeretningen

slik som for eksempel i en bølge på havet eller i eksemplet med tauet

som svinger. Luftmolekylene svinger fram og tilbake langs bølgeretningen

slik figuren viser.

En lydbølge forplanter seg som fortettinger og fortynninger i lufta.

Bølgelengden for en lydbølge er lik avstanden mellom to fortettinger

eller mellom to fortynninger. Jo fortere molekylene i lufta svinger fram

og tilbake, desto kortere blir avstanden mellom fortettingene. Når det er

kort avstand mellom fortettingene, er frekvensen høy. Det gir en lys

tone. Med lavere frekvens, og dermed større bølgelengde, blir det dypere

toner.

Lydfarten er det samme som bølgefarten. Den forteller hvor fort

fortettingene brer seg utover.

Fra lydbølger til hørselsinntrykk

Trommehinnen i øret svinger i takt med svingningene i lydbølgene som

fanges opp av øret. Svingningene av trommehinnen blir omdannet til

nerveimpulser som går til hørselssenteret i hjernen. Det er dette vi

oppfatter som lyd.

Vi hører normalt best i området mellom 250 Hz og 4000 Hz. Unge

mennesker kan høre lyder mellom 20 Hz og 20 000 Hz. Med alderen

svekkes særlig evnen til å oppfatte lyd med høye frekvenser.

Å se i mørket (1): Spallanzani og flaggermusene

Menneskene har lenge undret seg over at flaggermus kan manøvrere og

fange insekter i stummende mørke. Den italienske naturforskeren

Spallanzani observerte i 1793 at når han slapp flaggermus i et mørkt rom,

unngikk flaggermusene alle

hindringer og fløy aldri mot veggene.

Spallanzani trodde først at

flaggermusene hans kunne se i

svakere lys enn det menneskelige øyet

kunne oppfatte. Han laget hetter av

lystett stoff og bandt rundt hodene på

dyrene. Nå klarte de ikke å unngå

kollisjoner, selv i dagslys. Han sluttet

derfor at øynene var av avgjørende

betydning for dyrenes orientering

under flukten. Men Spallanzani klarte

BØLGER OG STRÅLING

27


28 KAPITTEL 2

Fosterundersøkelse ved hjelp

av ultralyd.

ikke å slå seg til ro med denne konklusjonen. Senere dekket han bare

øynene på dyrene og lot ørene være udekket. Nå observerte han at

flaggermusene navigerte like sikkert i mørket som før.

Det neste Spallanzani gjorde, var å sette vokspropper i ørene på

flaggermusene. Nå observerte han at de var helt hjelpeløse. Dermed

kunne Spallanzani konkludere at flaggermusene orienterer seg i mørket

ved hjelp av hørselen og ikke ved hjelp av synet.

Ultralyd

Vi kan ikke oppfatte lyd med en frekvens over 20 000 Hz. Slik lyd kalles

ultralyd. Mange dyr kan oppfatte ultralyd. Hunder kan høre frekvenser

på opptil 50 000 Hz. Noen dyr kan også sende ut ultralyd, slik som for

eksempel flaggermus og delfiner.

Bruk av ultralyd ved medisinske undersøkelser baserer seg på at et

instrument sender ultralyd inn i kroppen. Tiden det tar før ekkoet

kommer tilbake, forteller om avstanden, mens andre egenskaper ved

ekkoet – for eksempel signalstyrke – sier noe om type vev. En datamaskin

kan tolke disse ekkoene og framstille et bilde. Dette brukes for

eksempel for å undersøke foster og for å måle blodstrømmen i hjertet.


Ekkolokalisering

Spallanzani klarte aldri helt å finne ut hvordan flaggermusene brukte

hørselen til å orientere seg under flukten. Hele sammenhengen ble kjent

først etter at det var utviklet lytte- og opptaksutstyr for ultralyd. Det

skjedde i 1938 da en amerikansk biolog, som kjente til Spallanzanis

eksperimenter, tok med seg flaggermus til en fysiker som hadde utviklet

slikt opptaksutstyr. De oppdaget at flaggermusene sender ut forskjellige

lyder som ikke oppfattes av våre ører. Senere undersøkelser har vist at

flaggermusene sender ut korte ultralydstøt, og at refleksjonene (ekkoene)

av disse lydstøtene setter dyrene i stand til å lokalisere objekter. I

prinsippet er det det samme systemet som brukes i ekkolokalisering

(sonar, ekkolodd). Det blir brukt blant annet ved kartlegging av havbunnen

og søk etter fisk. Tiden det tar til ekkoet kommer tilbake, forteller hvor

langt det er til objektet som ultralydstøtene er rettet mot. Andre

egenskaper ved ekkoet som fanges opp, kan gi opplysninger om blant

annet objektets overflate og eventuelle bevegelser.

Avsnitt 2.1 og 2.2:

1 Forklar begrepet bølgelengde.

2 Hva vil det si at bølgelengden er 0,3 m?

3 Hva vil det si at en bølge har en frekvens på 50 Hz?

4 Hvordan forplanter lydbølger seg?

5 Hva er ultralyd?

6 Forklar hvordan ultralyd kan brukes ved medisinske undersøkelser.

2.3 Elektromagnetiske bølger

Bølger kan oppstå og forplante seg i for eksempel vann. Lyd er bølger

som brer seg i luft eller andre stoffer. Bølger i vann og lydbølger trenger

alltid «noe» å bre seg i.

Det finnes bølger som ikke trenger et stoff å bre seg i. Eksempler er

BØLGER OG STRÅLING

Ekkolodd

Flaggermus sender ut

ultralyd.

29

KONTROLLOPPGAVER


30 KAPITTEL 2

Det elektromagnetiske

spekteret. Spekteret for synlig

lys er forstørret. Fargenes

rekkefølge er lett å huske som

ROGGBIF: rødt, oransje, gult,

grønt, blått, indigo, fiolett.

radiobølger og lysbølger. Radiobølger kan sendes fra et romskip til jorda

og går gjennom tomt rom på det meste av veien mot jorda. Lyset fra sola

går også gjennom tomt rom. Radiobølger og lysbølger er altså en annen

type bølger enn lydbølger og bølger i vann.

Bølger som ikke trenger et stoff å bre seg i, kalles elektromagnetiske

bølger (EM-bølger).

Mange av egenskapene til EM-bølger kan forklares ved hjelp av den

samme modellen vi har brukt for å forstå egenskapene til bølger i for

eksempel vann og luft. Bølgelengden til EM-bølger er avgjørende for

hvor mye energi de transporterer.

EM-bølger med kort bølgelengde har mer energi enn EM-bølger

med lang bølgelengde.

Alle EM-bølger brer seg med samme fart. Radiobølger og lysbølger brer

seg altså med samme fart. I tomt rom er farten om lag 300 000 km/s.

Denne farten kalles også lysfarten. Gjennom luft er lysfarten omtrent

like stor som i tomt rom, men den er mindre i stoffer som glass og vann.

Ordet stråling brukes vanligvis når EM-bølgene har kortere

bølgelengde enn 1 mm. Vi snakker da om elektromagnetisk stråling (EMstråling).

Når bølgelengden er større, bruker vi vanligvis betegnelsen

bølger, for eksempel radiobølger og mikrobølger. Når vi snakker om

synlig lys, kan vi bruke både ordet bølger og ordet stråling.

Det elektromagnetiske spekteret

Ulike typer EM-stråling, eller EM-bølger, har ulike bølgelengder. Figuren

viser at vi kan skille mellom radiobølger, mikrobølger, infrarød stråling,

synlig lys, ultrafiolett stråling, røntgenstråling og gammastråling.

Radiobølger har de største bølgelengdene og gammastråling de korteste.

More magazines by this user
Similar magazines