Vad är ljus?
• Ljus är en form av strålning som kallas elektromagnetisk strålning.
• Det är också en form av energi vilket betyder att ljus inte kan försvinna
utan bara omvandlas till andra former av energi. Oftast omvandlas det till
värmenergi när det träffar något.
• Fotoner heter de partiklar som ljus består av. De är mindre än atomer.
• Ljus har många egenskaper, exempelvis kan det brytas och reflekteras.
• Utan ljus kan man inte se. Det är när ljuset reflekteras (studsar) och
träffar ögat som ögat kan tolka synintrycken och se en bild.
Ljuskällor och ljusstyrka
• En ljuskälla är ett objekt som sänder ut ljus.
• Solen är jordens största ljusskälla eftersom den sänder ut det mesta av
ljuset vi ser. Solen tillverkar ljus genom att energi släpps ut vid
atomfusionen (sammanslagningen av atomer) i solens kärna.
• Månen är inte en ljuskälla eftersom den bara reflekterar solens ljus.
• När någonting skymmer en ljuskälla bildas skuggor. Ljus kan bara åka
rakt framåt och det kan inte svänga därför bildas det skuggor när något
kommer framför en ljuskälla.
• Man mäter ljusstyrka i Candela; ordet kommer ifrån latinens ord för
stearinljus.
Ljusets hastighet
• Ljuset rör sig med en hastighet av 300 000 km/sek i vakuum. Det är så
snabbt att ljuset kan ta sig från solen till jorden på 8 minuter.
• Enligt relativitetsteorin kan inget objekt röra sig snabbare än ljuset i
vakuum. Därför har ljuset den högsta hastigheten som något föremål kan
uppnå.
• Även om inget objekt kan röra sig snabbare än ljuset brukar olika
rymdfarkoster i science-fiction serier röra sig många gånger snabbare än
ljuset. Det är troligtvis för att det skulle ta alldeles för lång tid att ta sig
mellan solsystem om skeppen åkte långsammare än ljuset.
Färger
• Olika färger har olika våglängder och därför reflekteras de av olika saker.
Någonting som uppfattas som grönt absorberar alla färger förutom grönt
som den reflekterar. Det är det gröna reflekterade ljuset vi ser.
• Ljuset består av färgerna: röd, orange, gul, grön, cyan, blå, indigo och
violett. Trots det kan vi se fler färger än dem. Det är eftersom de andra
färgerna är nyanser eller blandningar av de andra.
• Något som är vitt reflekterar alla färger medan något som är svart
absorberar alla. Därför blir svarta kläder varmare eftersom det absorberar
mer ljus vilket omvandlas till värmenergi. Av den anledningen är svart och
vitt inte ”riktiga” färger på samma sätt som de andra.
Ögat
•
Ögats och framförallt linsens uppgift är att
fokusera ljuset på näthinnan. Ljuset går in i irisen
(regnbågshinnan), bryts sedan i linsen för att till
sist landa på näthinnan som tolkar bilden och
skickar upp den till hjärnan. Den delen som ljuset
fokuseras på kallas den gula fläcken. I näthinnan
finns det stavar och tappar.
•
Stavarna är ljuskänsliga och gör så att man kan
urskilja hur något ser ut. De gör också så att man
får ett mörkerseende. Dock kan de inte se färger.
•
Tapparna däremot ser färger och gör att man ser
bättre vid goda ljusförhållande.
•
Man kan ha olika synfel. Om man är närsynt så
fokuserar ögat ljuset lite framför näthinnan och då
blir bilden lite suddig. Om man är översynt
fokuseras ljuset lite bakom näthinnan och då kan
bilden också bli suddig. Man kan också få
huvudvärk.
Reflektioner
• Ljuset kan reflekteras.
• När det reflekteras mot
en spegel reflekteras
det med en lika stor
vinkel som den träffar
spegeln med.
• Normalen är en
hjälplinje man ritar ut
för att räkna ut vinkeln
på ljusstrålen. Se bilden.
Refraktion
•
Refraktion, eller brytning som det också kallas är
när ljus bryts.
•
När ljus går från ett tunt medium (ämne), till
exempel syre, till ett tjockare medium, till exempel
vatten eller glas, kommer ljuset att brytas så att
utgångs vinkeln blir lite mindre, se bild.
•
Om ljuset däremot kommer ljuset från vatten och
sedan ut i luften kommer vinkeln att bli något
större.
•
Det är det fenomen som uppstår när man ser något
i vatten exempelvis en fisk. Då ser man fisken på
ett ställe trots att den inte är riktigt där. Det är
också det som gör att en åra ser ut som om den är
bruten när man tittar på den när den är i vattnet.
Total reflektion
•
Eftersom ljusets vinkel blir större när det
kommer in i något tjockt så uppstår ibland
totalreflektion. En totalreflektion är när vinkeln
är så stor att när ljuset bryts studsar den ut igen,
se bild.
•
Total reflektion är det som gör att man kan se
sig själv i ett fönster när det är ljust utomhus. Då
är det så många ljusstrålar som total reflekteras
att man kan se sig själv.
•
Totalreflektion är också det som gör det möjligt
med fiberoptik, se nästa bild.
Fiberoptik
•
I fiberoptik utnyttjar man att ljus kan total
reflekteras så att ljuset kan åka igenom tunna
rör. Då kommer ljuset att total reflekteras varje
gång det når väggen i röret så att ljuset
konstant tar sig framåt i röret, se bild.
•
I dagens samhälle används fiberoptik i nästan
alla former av kommunikation eftersom det är
mycket snabbare än koppartrådar som man
använde förr.
•
Fiberoptik används också i titthålsoperationer
för att kunna lysa upp inne i människan. Då
stoppar man in en kamera och ett rör i en
människa så att det lyses upp och kameran så
att man kan se. Sen skär man två snitt i
personen så att man kan få in sina verktyg och
utföra operationen.
Hur speglar är uppbyggda
• Förr så gjorde man speglar genom att slipa metaller tills att de blänkte så
pass mycket att man kunde spegla sig i dem.
• Speglar är gjorda av mycket slipat glas som fästs på en metall, oftast
aluminium.
• Speglar används väldigt mycket idag. Främst används de för att spegla
sig när man ska göra sig iordning.
• Speglar används också på nöjesparker när de använder konkava och/eller
konvexa speglar för att då blir spegelbilderna konstiga.
• Det finns också flera speglar i ett periskop som gör att man kan se över
hinder. Då är speglarna satta på ett sätt som gör att bilden speglas fram
och tillbaka i ett rör så att man kan se ut i andra änden.
Konkava speglar
•
I konkava speglar reflekteras ljuset inte
på samma sätt som på en rak spegel.
•
En konkav spegel är böjd inåt.
•
I konkava speglar reflekteras alla
ljusstrålar mot ett focus. Fokus är en
tänkt punkt dit allt ljus reflekteras.
Fokus är olika för olika speglar
beroende på hur stora de är.
•
Konkava speglar används innanför
billampor för då studsar alla lampans
strålar utåt vilket bildar en
koncentrerad stråle.
Konvexa speglar
•
Med en konvex spegel studsar
också alla strålarna emot fokus
som nu ligger bakom spegeln.
Skillnaden är att strålarna inte kan
gå igenom spegeln och de studsar
rakt ut igen.
•
Bilens sidospeglar är konvexa så
att man kan se över ett större
område. De finns också vid
korsningar så att bilförarna ska se
bättre.
Konkav lins
•
En konkav lins är större i ändarna och smalare
på mitten.
•
Den kallas även för spridningslins eller negativ
lins.
•
Linsen sprider ljuset så att all ljus fokuseras på
en punkt. Det är bra om man är närsynt för då
kan man slipa glasögon så att ögat kan fokusera
ljuset på rätt ställe.
Konvex lins
•
En konvex lins är tjockare på mitten och
smalare vid kanterna.
•
Den kallas också för samlingslins eller positiv
lins.
•
Konvexa linser används till förstoringsglas och
till att korrigera översynthet. Om man är
översynt så använder man linsen för att ljuset
ska fokuseras lite längre fram så att ljuset
hamnar på näthinnan.
•
Linsen i ögat är också konvex och med hjälp av
muskler kan den ändra form så att ljuset alltid
fokuseras på den gula fläcken.
Laser
• Laser är ljus som är väldigt koncentrerat.
• Lasrar som riktas mot ögon kan ge permanenta skador så man måste vara
försiktig med dem.
• Det används vid bygge för att mäta ut vinklar och för att se till att plankor
sågas rakt.
• Laserpekare används istället för pekpinnar då en tunn laserstråler riktas
mot det man vill peka på.
• Laser används också för att skära i metaller, plast och även hud (vid
borttagning av tatueringar).
• Laser används också vid ögonoperationer men det kan vara mycket
farligt.
• Det finns också olika styrkor och färger på laser. Desto starkare laser
desto farligare.
Lagar kring laser
•
Laser med intensivitet 1mW kan vara
farliga för ögonen. Det kräver tillstånd att
ha en laser med mer än 5mW på offentlig
plats.
•
En laser med intensivitet 500mW kan det
vara farligt att se på en upplyst fläck. Då
kan även huden skadas.
•
Man kan köpa laser på internet för
2000mW helt lagligt och utan problem.
Våglängder
•
En våglängd är längden mellan vågor som
återkommer med regelbundet avstånd.
•
Ett spektrum är när man visar ordningen som
våglängderna kommer i, se bild.
•
All form av elektromagnetiskstrålning (ljus,
röntgen, etc) uppför sig som vågor.
•
Elektromagnetiskstrålning är bland annat ljus,
infrarött ljus och röntgen som man då visar i ett
spektrum.
•
De olika färgerna i ljuset har också olika
våglängder men skillnaden är ganska liten.
Infrarött ljus och ultraviolettstrålning
• Infrarött ljus är en form av elektromagnetiskstrålning vars våglängd är lite
längre än synligt ljus.
• Infrarött ljus kan användas för att göra infraröda bilder. En infraröd bild är en
bild som visar ett objekt där olika färger motsvarar olika temperaturer, se
bild.
• Ultraviolettljus har en lite kortare våglängd än det synliga ljuset.
• Ultraviolettstrålning, även förkortat UV-strålning, finns i soljuset. Det är den
som gör att man blir solbränd. Längre exponering av UV-strålning kan leda till
hudcancer.
Röntgen
•
Wilhelm Röntgen, se bild, upptäckte röntgenstrålning
och uppfann den första röntgenapparaten. Han var en
tysk fysiker som fick nobelpriset i fysik år 1901.
•
Röntgenstrålar har en mycket kort våglängd och de
kan gå igenom hud och muskler. Dock kan de inte ta
sig igenom skelett vilket gör att man kan använda dem
för att se om man har något fel på sitt skelett.
•
Röntgenstrålar används på sjukhus för att se om
skelettet är skadat eller missformat.
•
Röntgenstrålar kan vara farligt om man utsätts under
en längre tid. Chansen att man blir sjuk är mycket liten
eftersom man numera röntgas under en väldigt kort
tid.
•
I Sverige finns det idag inga regler som säger att man
bara får bli röntgad ett visst antal gånger. Däremot
brukar sjukskötorskor och tandläkare gå ut ur rummet
när man röntgar eftersom de annars skulle utsättas för
detta dagligen.
Gammastrålning
•
Gammastrålning har väldigt kort våglängd och
går igenom nästan allt. Det är radioaktivt och
väldigt farligt.
•
Gammastrålning kan inte tränga igenom bly
eller betong.
•
Gammastrålning används ibland till
strålbehandlingar då gammastrålarna kan
förändra molekylers uppbyggnad.
•
Eftersom gammastrålning kan förändra
molekyler och DNA användes strålningen som
ett instrument för att skapa seriefiguren
Hulken. Han förvandlades till ett grönt
aggressionsmonster efter exponering av
gammastrålning.
