Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

3 frågor/svar hittade

Ljud-Ljus-Vågor [15948]

Fråga:
Då man sänder ljus genom en dubbelspalt och härleder formeln för interferens antar man så vitt jag vet att ljuset är koherent och svänger i fas. Då ljus däremot studeras med hjälp av en gitterspektrometer kan detta komma från en urladdningslampa en stjärna eller dylikt. Min tanke är då att detta ljus inte kan anses vara i fas, men ändå räknar vi med den formel som härleds med koherent ljus. Hur hänger detta ihop?

Enligt huyghens princip kan en vågfront anses vara sammansatt av vågor som sprids cirkulärt åt alla håll. Hur kan då ljuset från en laser hållas samman i en stråle utan att spridas?

Vore tacksam för svar eller dina tankar kring detta.
/Per F

Svar:
Ljus är inte bara en vågrörelse! Det uppför sig som partikel och våg samtidigt! Man får interferens även om man skickar ut enstaka fotoner, så koherensen är irrelevant.

Den raka ljusfronten bevaras i punkter en bit från kanten genom att ljusvågor på ömse sidor tar ut komponenter vinkelrätt mot fortplantningsriktningen, se nedanstående figur. Se vidare fråga 1620 och Huygens'_principle .



/Peter E

Se även fråga 1620

Nyckelord: Huygens princip [3]; dubbelspalt [4];

*

Ljud-Ljus-Vågor [2417]

Fråga:
Huygens princip
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Jag går just nu tredje året på gymnasiet, och vi håller för tillfället på att arbeta med olika typer av vågrörelser, främst ljus. Ett av de försök vi har gjort går ut på att låta monokromt laserljus passera genom olika typer av spalter (enkelspalt, dubbelspalt, respektive gitter) för att därefter träffa en skärm ett par meter bort. I samtliga fall uppstår som ni säkert känner till ljusfläckar symmetriskt kring centralpunkten på skärmen. I läroboken beskrivs fenomenet så att spaltöppningarna, då de är tillräckligt små, böjer av ljusvågorna, vilka sedan interfererar med varandra varvid utsläckningar (noder) och förstärkningar (bukar) av ljuset uppstår. De drar paralleller till två vattenvågor som interfererar med varandra och även de bildar förstärkningar respektive försvagningar. Emellertid talar de endast om dubbelspalter, respektive gitter. Men, hur applicerar man denna liknelse på försöket med enkelspalten, där man ju bara har en störningskälla för ljuset? Min fysiklärare kunde inte svara på min fråga, så därför vänder jag mig till er och hoppas på ett intressant svar.
/Johan W, Nicolaiskolan, Helsingborg

Svar:
När man ska härleda interferensmönstret i en enkel spalt utgår man från Huygens princip, som säger att varje punkt på en vågfront, utgör en källa till en halvsfärisk våg. Låter man alla dessa vågor interferera med varandra, får man den nya vågfronten. I fallet med enkelspalten, kan man skippa en dimension (den längs spalten), och analysera problemet i två dimensioner. Man delar in spalten i ett stort antal punkter, och låter sfäriska vågor från dessa interferera. Man finner ganska enkelt, att ljuset får maxima i riktningar (vinkel=v) som uppfyller:

sin(v) = nl/d

Ljusets våglängd = l, spaltvidden = d, n = heltal

Man kan även härleda brytningslagen

n1 sin(i) = n2 sin(r)

med Huygens princip, se bilden nedan och java-appleten Huygen's Principle and Reflection and Refraction of Waves . Lägg märke till att halvcirklarna är större i det gula mediet (brytningsindex n1=1) än i det gröna mediet (brytningsindex n2=2). Detta beror på att ljushastigheten v i ett medium med brytningsindex n ges av v=c/n, dvs ljusets hastighet är större i det gula mediet (c är som vanligt ljushastigheten i vakuum).

Experiment 1: Dra med en vass kniv en skåra i ett papper. Titta genom skåran på en skarp ljuskälla. En gatlykta med en högtrycksnatriumlampa brukar vara bra (gult ljus). Fysiken finns också utanför labbet!

Experiment 2: Behövs: En gatlykta och ett träd eller en buske. Håll för ena ögat och ställ dig så, att en gren precis täcker gatlyktan. Titta nu på smågrenar nära denna punkt. Det lyser på båda sidorna av grenen. Det kan alltså inte vara reflexion (spegling). Det är ljusböjning, som beror på att ljuset är en vågrörelse. På sätt och vis omvändingen till enkelspalten.

Se länk 1 för mer om refraktion. General Physics Java Applets innehåller Java applets för enkel- och dubbelspalt (se under optics).



/Peter E

Nyckelord: Huygens princip [3]; ljusbrytning [23];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/geoopt/refr.html

*

Blandat [1620]

Fråga:
Om man släpper en fyrkantig låda på en vattenyta så borde vågorna bli fyrkantiga. Är de lite fyrkantiga i början och blir därefter runda? Varför blir de runda ?
/John S, Västerskolan, Uddevalla

Svar:
Det är lite lättare att resonera om man släpper en stång i vattnet, problemet är ju detsamma.

Experiment med papper, penna, linjal och passare: Dra, med linjalens hjälp, ett 20 mm långt streck på pappret. Ställ in passaren på 5 mm, och rita en massa cirklar med passarspetsen på linjen, längsmed hela linjen. Dra nu med pennan en oval, som markerar ytterkonturen av cirklarna. Sätt nu passarspetsen på ovalen, och dra en massa cirklar runt om hela ovalen. Dra en ny oval utanför den första, och fortsätt med nya cirklar, ny oval, och så vidare. Det är så vågutbredingen går till. Du ser, att ytterkonturerna blir allt rundare, ju längre ut man kommer.

Du har just lärt dig "Huygens princip". Christiaan Huygens var en holländsk fysiker, som levde 1629-1695. Se vidare Huygens'_principle .

 
/KS

Nyckelord: Huygens princip [3];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7168 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-07-06 14:08:20.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.