Ljus/optik
Optik Lgr11
Ljusets utbredning, reflektion och brytning i
vardagliga sammanhang.
Förklaringsmodeller för hur ögat uppfattar
färg.
Historiska och nutida upptäckter inom
fysikområdet och hur de har formats av och
format världsbilder.
Upptäckternas betydelse för teknik, miljö,
samhälle och människors levnadsvillkor.
För att kunna se något måste det finna en ljuskälla
En ljuskälla är ett föremål som sänder ut ljus tex solen
stearinljus eller en glödlampa
Ljus är en form av energi. Energi kan aldrig försvinna bara
omvandlas till andra former.
I solen är det fusion som skapar energin
I stearinljuset är det stearinet
och i glödlampan är det den elektriska strömmen
Ljusets egenskaper
• Ljus rör sig rätvinkligt det vill säga att det färdas rakt fram.
(Det är därför skuggor bildas)
• Ljusets hastighet i vakuum är 300 000 km/s
• Ljusstyrkan mäts i Candela (cd) (det vill säga hur starkt ljuset är)
• Belysningen är hur mycket ljus det kommer fram till din bänk till
exempel och det mäts i lux
Ljusets reflektion
Reflektion betyder att ljuset kan studsa.
Bäst reflekteras ljuset i speglar och det
använder vi i uppfinningar
Plan spegel riktar ljuset i ett periskop
Konkav spegel samlar ljuset i ett teleskop
och i ficklampor
Konvex spegel ger större synfält i
backspeglar och snatterispeglar
Speglar
En spegel som har den blanka
sidan inåt i en buktig spegel
kallas KONKAV
En spegel som har den
blanka sidan utåt i en
buktig spegel kallas
KONVEX
Ljusstålar i en konkav spegel
Ju mer böjd spegel desto närmre spegeln
hamnar brännpunkten
brännpunkt
Ljusstrålar i en konvex spegel
brännpunkt
Ljuset reflekteras mot en yta på samma sätt som en biljardboll
studsar mot ett biljardbords raka kant
Spegel
I
I = infallsvinkel
R = reflektionsvinkel
Reflektionslagen: I=R
R
Normalen ritas alltid 90°
mot spegeln
Ljusets brytning
Ljus som bryts fortsätter igenom materialet och ändrar
riktning.
Bäst bryts ljus i slipade linser som vi använder i
uppfinningar:
Konvex lins (”växer på mitten”) förstoringsglas,
mikroskop, kikare
Konkav
lins (”av på mitten”) sprider ljuset, glasögon för
närsynta Mer om linser och synfel
Hur ser vi?
Den uppochnedvända bilden på näthinnan är i verkligheten
mycket mindre, skarpare och ljusstarkare.
Vad krävs för att ljus ska brytas?
Ljus bryts när :
ljusets hastighet är olika i de medium
ljuset passerar
ljusstrålarna kommer in snett mot
gränsytan mellan medierna
Tunnare medium högre
hastighet
c:a 300 000km/s i luft
Tätare medium, lägre
hastighet
200 000km/s i glas
Asfalt
luft
Sand
glas
Brytning i olika medium.
Asfalt
Sand
luft
glas
Tänk så här: Ett hörn av bilen (tjocka strålen) kommer att nå gränsytan
före det andra hörnet. I detta fall så kommer det första hörnet att bromsas
upp eftersom hastigheten är lägre i det tätare mediet. Det andra hörnet
fortsätter i samma hastighet. Då kommer strålen/bilen att svänga av mot
normalen .
Linser
Konvex lins, samlar
ljuset
Ex på beteckning +15
Det betyder konvex lins med
brännvidden 15 cm
Positiv lins
X
X
brännvidd
Ger förstorade bilder och bild som
kan visas på duk projektor, många
kan se samtidigt
Fokus eller
brännpunkt
konkav lins, sprider ljuset, negativ lins
Ex på beteckning -15
betyder konkav lins med
brännvidden -15
X
Brännpunkt, fokus
X
brännvidd
Hur ser vi färger?
våra ögon kan se ljus som har
våglängderna 400 – 700 nm
(nm = nanometer = miljarddelsmeter =0,000000001 m
olika våglängder uppfattar ögat som
olika färger
Lite energi, lång
våglängd
Mycket energi,
kort våglängd
Radioaktivitet
röntgen
Violett indigo blått
ultraviolett UV
grönt
synligt ljus
gult
infraröd IR
orange
radiovågor
rött
Varför ser vi olika färger?
Olika föremål/material absorberar olika färger
(våglängder). När en färg absorberas så är det ofta
komplementfärgen man ser. Tex om grönt absorberas så
ser man en rödaktig färg.
Den färgen man ser är den våglängd som reflekteras
Ett objekt som reflekterar alla våglängder uppfattas som
vit
Ett objekt som absorberar alla våglängder uppfattas som
svart.
Spektra
Vitt ljus är en blandning av
alla färger (våglängder) Ljus
kan delas upp med hjälp av
ett prisma till de olika
färgerna. Ju kortare våglängd
desto kraftigare bryts det.
Kom ihåg: Blått bryts bäst
Regnbågen är ett exempel på ett spektra där alla färger
syns.
Spektrats färger är röd, orange, gul, grön, blå, indigo och
violett. (ROGGBIV)
totalreflektion
luft
Om infallsvinkeln är tillräckligt
stor (49 grader vatten-luft, 45
grader glas-luft) så reflekteras
strålen istället för att brytas.
Vatten /glas
Den här upptäckten har gett oss fiberoptik
fiberoptik
Ljus skickas in snett i en
glas/plastfiber, då totalreflekteras
strålen och inget ljus hamnar utanför.
Används för att skicka information.
Mycket information kan skickas med
ljusets hastighet SNABBT bredband
titthålskirurgi
http://www.youtube.com/watch?
v=evSgbe6sBv4
Upptäckt Uppfinning ?
Ljusbrytning mikroskop bakterier
Bättre hygien, minskade infektioner, upptäckt av penicillin
Ljusbrytning kikare upptäckt av planeter,
stjärnor ny världsbild, jorden inte i centrum.
Totalreflektion fiberoptik snabbare bredband
Mer information kan överföras, snabbare kommunikation, global
spridning av information.
Laser
Ljus av en våglängd, i en riktning och
där alla vågorna ”går i takt”. Därför blir
den väldigt energirik om den t ex bryts i
en lins. Används för att läsa CD, som
”operationskniv”,mm
