OPTIK – läran om ljuset
Vad är ljus
Ljuset är en form av energi
Ljus är elektromagnetisk strålning
som färdas med en hastighet av 300 000 km/s.
Ljuset kan ta sig igenom vakuum som är ett
utrymme som inte innehåller någon materia alls
och genom genomskinliga material som luft och glas.
Hastighet minskar i ämnen med högre densitet.
Ljus är elektromagnetisk strålning
Solens vita ljus innehåller samtliga
färger i färgspektrumet
Varifrån kommer ljuset?
Primära ljuskällor, t.ex. solen, lampor och
kamerans blixt,
Sekundära ljuskällor, s.k. reflekterat ljus t.ex.
månen
Ljuset utbreder sig rätlinjigt
I figurer ritar man
ljusstrålar som
räta linjer.
Strålarnas riktning
visas med pilar.
Följande kan hända när ljusstrålarna träffar en yta
Ljusstrålarna kan ta sig igenom olika material.
Ljusstrålarna kan reflekteras.(studsa bort)
Ljusstrålarna kan spridas.
(reflekteras i alla möjliga vinklar)
Ljusstrålarna kan absorberas av materialet
Ljusstrålarna kan brytas t.ex. vid övergången
mellan luft och glas
Hur ser vi ett föremål?
Ljuskällor kan vi se eftersom de utsänder ljus.
Andra föremål ser vi endast om de reflekterar
ljuset från en ljuskälla.
Hur ser vi ett föremål?
Ljus och färg
Det röda äpplet absorberar allt ljus förutom
rött som istället reflekteras.
En svart yta absorberar allt ljus
En vit yta reflekterar allt ljus
Reflektion i plan spegel
Normalriktning
Inkommande
ljusstråle
Reflekterad
ljusstråle
i
r
Reflektionslagen
En ljusstråle reflekteras alltid så att
infallsvinkeln = reflektionsvinkeln
i=r
Ljusets brytning i en vattenyta
Ljusets brytning i en vattenyta
Brytningsvinkeln blir alltså mindre än infallsvinkeln.
Detta beror på att ljus har lägre fart i materia med högre densitet
jämfört med farten i materia med lägre densitet.
Detta gör att det som finns under vattnet verkar närmare ytan
än det egentligen är.
Ljusets brytning i en glasyta
Ljusets brytning i en glasyta
När en stråle går
från ett optiskt tunnare till ett optiskt tätare
ämne, bryts strålen mot normalen.
När en stråle går
från ett optiskt tätare till ett optiskt tunnare
ämne, bryts strålen från normalen.
Totalreflektion
LINSER
Linser = av plast eller glas gjorda skivor som samlar eller sprider ljuset
Det finns 2 sorters linser, konvexa och konkava.
En konvex lins är alltid tjockast på mitten
En konkav lins är alltid tunnast på mitten
Ljusbrytning – konvexa linser
Brännpunkt
Fokus
Konvergerande lins
f = brännvidd
En konvex lins är alltid tjockast på mitten
Parallella strålar som kommer in mot en konvex lins bryts samman mot en
brännpunkt bakom linsen
En konvex lins kallas samlingslins eftersom den samlar strålarna och det
står + på alla konvexa linser. Ju tjockare linsen är desto mer böjs ljuset.
Ljusbrytning – konkava linser
En konkav lins är alltid tunnast på mitten
Parallella strålar som kommer in mot en konkav lins sprids.
En konkav lins kallas spridningslins eller minuslins.
Brännpunkt
Divergerande lins
Fokus
f = brännvidd
Våglängd = avståndet mellan två toppar
Våglängd
Samband mellan våglängd och frekvens
Kort våglängd,
hög frekvens
Lång våglängd
Låg frekvens
Ögat och synen
Saker som du kan se skickar ut ljus eller reflekterar ljus som kommer från solen
eller från lampor. Dina ögon kan fånga upp det här ljuset och skicka det vidare
som signaler till hjärnan, där du kan förstå vad det är du ser.
Ljuset går in i ögat genom hornhinnan. Innanför hornhinnan finns
regnbågshinnan. Den släpper in lite eller mycket ljus genom att göra öppningen i
mitten mindre eller större. Den här öppningen kallas pupillen. Ögat kan alltså
ändra ljuskänsligheten beroende på hur mycket ljus det kommer till ögat (dag /
natt). Ögats lins kan dessutom ändra sin tjocklek för att vi ska kunna se bra både
på stort avstånd och på nära håll.
Bilden av det du ser hamnar på näthinnan. Bilden är då upp- och nervänd.
Hjärnan gör att du upplever bilden rätt. I näthinnan finns olika slags
synsinnesceller. De som kallas stavar reagerar bara på vitt ljus. Andra celler kallas
tappar, de reagerar på ljus som har färg. Det finns olika typer av tappar: en sort
för rött, en för grönt och en för blått ljus.
Från tapparna och stavarna går det nervsignaler till hjärnan genom synnerven.
Signalerna går till syncentrum längst bak i stora hjärnan. När de kommer fram
dit ser du bilden.
Ögat
Hur ögat uppfattar ljus
Normalt öga
Gula fläcken
Hur ögat uppfattar ljus
Översynt öga
En översynt person
ser bra på långt håll
men dåligt på nära
håll. Det beror på att
ögat är för kort. Strålar
från föremål bryts inte
ihop på näthinnan och
bilden blir suddig.
Hur ögat uppfattar ljus
Översynt öga
En översynt person
behöver glasögon med
konvexa linser, de samlar
ihop strålarna så att de
bryts ihop på näthinnan.
Hur ögat uppfattar ljus
Närsynt öga
En närsynt person ser
bra på nära håll men
dåligt på långt håll. Det
beror på att ögat är för
långt. Strålar från
föremål som är långt
borta bryts ihop
framför näthinnan och
bilden blir suddig.
Hur ögat uppfattar ljus
Närsynt öga
En närsynt person behöver
glasögon med konkava
linser, de sprider strålarna
så att de bryts ihop på
näthinnan.
Närsynthet / översynthet
Vad är fiberoptik?
Fiberoptik är ett optiskt system för
överföring av ljus eller data
där ljus leds genom så kallade
optiska fibrer,
vars kärnor är gjorda av mycket rent
glas eller plast från flera millimeters
diameter ned till mindre än ett
hårstrås diameter.
