Bølger, stråling og helse i Naturfag

Fra lengst til kortest bølgelengde går spekteret slik: radiobølger, mikrobølger, infrarødt, synlig lys, ultrafiolett, røntgen og gammastråling. Kort bølgelengde betyr høy frekvens og mye energi. Alle disse beveger seg med lyshastigheten i vakuum og er egentlig samme fenomen, bare med ulik bølgelengde og energi.

Bølgefarten er lik frekvensen ganget med bølgelengden (v = f ganger bølgelengden). Når farten er konstant, slik den er for lys i vakuum, må bølgelengden minke når frekvensen øker. En FM-radiobølge på 100 MHz har for eksempel en bølgelengde på tre meter, mens grønt lys med mye høyere frekvens har bølgelengde på rundt 500 nanometer.

Amplituden er bølgens største utslag fra likevektslinjen, og den henger sammen med hvor mye energi bølgen frakter. Stor amplitude betyr sterkere lyd eller kraftigere lys. Det er en annen egenskap enn bølgelengden, som er avstanden mellom toppene. To bølger kan ha samme bølgelengde, men ulik amplitude og dermed ulik styrke.

Ioniserende stråling har nok energi til å slå elektroner løs fra atomer og dermed skade DNA. Det gjelder ultrafiolett, røntgen og gamma, samt alfa- og betastråling fra radioaktive stoffer. Mobiltelefonen din sender derimot radiobølger i den energifattige enden av spekteret, som ikke kan ionisere. Derfor legger tannlegen et blyforkle over deg ved røntgen, mens mobilen ikke har samme effekt. Samme familie av stråling, men helt ulik energi.

Radioaktive stoffer sender ut tre typer stråling med ulik gjennomtrengelighet. Alfastråling er heliumkjerner med kort rekkevidde, stoppes av et papirark eller huden, men er farlig hvis stoffet pustes inn eller svelges, som radon. Betastråling er elektroner som stoppes av aluminium eller plast. Gammastråling er energirik elektromagnetisk stråling som krever bly eller tykk betong. Alle tre er ioniserende.

Halveringstiden er tiden det tar før halvparten av kjernene i en radioaktiv prøve har desintegrert. Den er fast for hver isotop. Etter to halveringstider er en fjerdedel igjen, etter tre en åttedel. Noen stoffer har halveringstid på dager, som jod-131 brukt i medisin, mens andre har tusenvis av år. Avfall fra atomkraftverk kan inneholde stoffer med svært lang halveringstid, og må derfor lagres trygt i veldig lang tid.

Ultrafiolett stråling fra sola ligger akkurat på grensen mot det ioniserende. Den har nok energi til å skade hudceller, og det er derfor du blir solbrent og kan utvikle hudkreft etter mange år med mye sol. Solkrem og solbriller demper UV-strålingen som når huden og øynene, og ozonlaget i atmosfæren stopper den farligste delen før den når bakken.

Store doser ioniserende stråling gir akutt strålesyke, mens mindre doser øker risikoen for kreft og kan gi mutasjoner. Hvor farlig det er, avhenger av dosen (målt i sievert), hvilken type stråling det er, hvor lenge man eksponeres, og om kilden er utenfor eller inni kroppen. Vi får hele tiden litt naturlig bakgrunnsstråling, og medisinsk bruk som røntgen veier nytten mot risikoen.

Mobil og 5G bruker mikrobølger som er ikke-ioniserende, med for lav energi per stråle til å skade DNA, og effekten er for svak til å varme opp vev nevneverdig. For å vurdere en slik påstand bør du sjekke kilden, se etter fagfellevurderte studier og hva helsemyndigheter konkluderer. Poenget er å skille ioniserende stråling, som har en reell risiko ved dose, fra ikke-ioniserende, og å stole på forskningskonsensus framfor enkeltpåstander.

I Wi-Fi, mobilnett og GPS kodes informasjon på elektromagnetiske bølger og sendes gjennom lufta. En antenne omformer mellom elektrisk signal og bølger. En bærebølge med fast frekvens moduleres, altså endres i takt med informasjonen, og mottakeren demodulerer den ut igjen. Mobilnettet deler området i celler med hver sin basestasjon, og mobilen kobles automatisk over til neste celle når du beveger deg. GPS regner ut posisjonen din ut fra avstanden til flere satellitter samtidig, beregnet fra tidssignalene, en form for trilaterasjon.

Bølger kan kastes tilbake eller skifte retning. Refleksjon er når bølgen kastes tilbake fra en grense, som lys i et speil eller ekko av lyd. Brytning er når bølgen endrer retning fordi farten endres i et nytt stoff, slik lys knekker når det går fra luft til vann, og en skje i et glass vann ser bøyd ut. Ved brytning endres bølgelengden, mens frekvensen er den samme.