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.

12 frågor/svar hittade

Ljud-Ljus-Vågor [18355]

Fråga:
Hej Dessa frågor är relaterade till 15948 och gäller vikten av koherens för interferens i gitter/dubbelspalt. Även icke koherent ljus ger ju tydligt spektrum då ett gitter belyses. I svaret 15948 sägs bl a följande: "Man får interferens även om man skickar ut enstaka fotoner, så koherensen är irrelevant.".

Min första fråga lyder: Är det i många böcker beskrivna kravet på koherens endast en beskrivningsmodell för att enklare förklara varför interferens uppstår?

Min andra fråga lyder: I Youngs experiment från 1800 talets början användes en enkelspalt för att ”tvinga” vågorna att vara i fas då de nådde fram till dubbelspalten, så har jag uppfattat det. Men om koherensen inte spelar någon roll hade det räckt med att ljuset kom från samma källa, eller? Eller var enkelspaltens uppgift att filtrera bort oönskade frekvenser?

I den gamla kursboken Fundamentals of Physics av Halliday hittade jag följande: "For sustained interference in light waves to be observed, the following condition must be met: * The sources must be coherent—that is, they must maintain a constant phase with respect to each other.

A common method for producing two coherent light sources is to use one monochromatic source to illuminate a barrier containing two small openings (usually in the shape of slits). … Any random change in the light emitted by the source occurs in both beams at the same time,

Min tredje fråga lyder: Jag tolkar beskrivningen ovan av ”any random change in the light emitted by the source occurs in both beams at the same time” som att de enskilda fotonerna interfererar med sig själva, även om det inte sägs rakt ut i texten. Är min tolkning rimligt korrekt?

Mvh Karl Sitell
/Karl S, Rosendalsgymnaiet, Uppsala

Svar:
Karl! Det är bra frågor som man brukar säga när man inte kan svara. Nåja, lite skall vi kunna åstadkomma.

För det första så har ljus både vågegenskaper och partikelegenskaper. Vi får emellertid inte lura oss att se ljus (fotoner) som varken vågor eller partiklar. De är båda samtidigt, de har helt enkelt de egenskaper som elektromagnetisk strålning har. Vi får inte blanda ihop de förenklade fysikaliska modeller vi använder med verkligheten.

Nästan alla ljuskällor som finns i naturen ger inkoherent ljus. Den typiska ljuskällan är en stjärna som sänder ut ett kontinuerligt spektrum. Men även om koherensen är mycket låg kan man få fram ett utmärkt spektrum. Vi vet också från dubbelspaltexperimentet att vi får interferens även om antalet fotoner per tidsenhet är mycket lågt, se fråga 1807 . Vi kan uttrycka detta som att en foton kan interferera med sig själv eller som Feinman uttrycker det att sluttillståndet är summan av amplituderna för alla möjliga historier. Anledningen till att man har en spalt är att man vill ha ett litet föremål som kan ge en skarp bild (spektrallinje) i spektrografen.

Koherens är ett ganska brett och komplext begrepp, se Coherence_(physics) och laser . Man har perfekt koherens när två vågor svänger helt i takt. En laser genererar vågor som är ganska nära koherenta. Avvikelser på fullständig koherens kan bero på avvikelse i riktning, fas eller våglängd. För en dubbelspalt eller ett gitter gör det ingen skillnad om ljuset är koherent eller inte. Även inkoherent ljus (t.ex. från en stjärna) ger en rumslig uppdelning av olika våglängder. Om man vill förstå det som att varje foton interfererar med sig själv så är det OK. Man skall bara ha i minnet att ljus inte är partiklar och inte vågor utan helt enkelt ljus med de egenskaper som elektromagnetisk strålning har.

Det är kanske lättare att acceptera interferensfenomen för partiklar som elektroner eftersom den interfererande sannolikhetsvågen är mer abstrakt än en foton som man föreställer sig som svängande elektromagnetiska fält.

Jag förstår inte ditt utdrag ur Halliday.

Se även fråga 15948 .
/Peter E

Nyckelord: interferens [12];

*

Blandat [16316]

Fråga:
Hej! Jag har läst att det förekommer nanostrukturer som modelerar om ljuset och ger upphov till färger (alltså inte genom endast - absorption - reflektion). Exempel på detta ska finnas i naturen hos tex påfåglar, gräsänder, fjärilar och sådär. Jag läste också om något som kallas "Bragg-gitter" men förstog inte riktigt. Hur fungerar det? Hos vilka djur finns den nanofysiken?

NYFIKEN PÅ SVAR!
/Emelie F, Katedralskolan, Lund

Svar:
Emelie! Nanostrukturer och nanofysik är lite missbrukade begrepp som diskuteras i fråga 14909 nedan. Till din huvudfråga:

Färg kan uppkomma på ett antal olika sätt. Om vi utgår från vitt ljus som belysning kan vi få färgintryck på ett material bland annat med följande effekter:

  1. Om materialet absorberar vissa färger får vi i transmission ett intryck av de färger som ej absorberas (selektiv absorption)
  2. Materialet kan reflektera vissa färger (selektiv reflektion)
  3. Vi kan få fluorescens (återutsändning med längre våglängd)
  4. Olika färger separeras genom ljusbrytning (prisma)
  5. Färger separeras med interferens (gitter eller tunna skikt)

1 och 2 orsakas av pigment, 3 är excitation-återutsändning, 4 är refraktion och 5 är diffraktion . I naturen (växter, djur) är det vanligaste pigment, men skarpa färger skapas även genom att atomerna ordnas på särskila sätt i tunna skikt (fungerar som Bragg-gitter nedan) eller gitter, se fråga 2391 nedan.

Ett Bragg-gitter (Fiber_Bragg_grating ) består av en serie tunna skikt men olika brytningsindex. I varje skikt reflekteras en del av ljuset. Ljus av våglängder som stämmer med tjockleken av skikten interfererar konstruktivt så att dessa våglängder kommer tillbaka i urspungsriktningen, medan andra våglängder fortsätter framåt. På så sätt får man ett filter som bara släpper igenom (egentligen: reflekterar) en färg. Se nedanstående figur från Wikimedia Commons. Om tjockleken av varje skikt är L är det alltså bara våglängder som är lika med 2nL som reflekteras (n är brytningsindex).

Länk 1 är en artikel i Forskning och framsteg om interferensframkallade färger hos djur (det var kanske denna du läst?).



/Peter E

Se även fråga 14909 och fråga 2391

Nyckelord: interferens [12]; ljusbrytning [23]; gitter [5]; färg/färgseende [30];

1 http://www.fof.se/tidning/2004/1/levande-speglar

*

Ljud-Ljus-Vågor [15445]

Fråga:
Hej! Jag undrar följande: När två ljusstrålar interfererar, skapas ofta ett interferensmönster. Då kan man tänka sig att energin bevaras genom att intensiteten blir större på vissa ställen och mindre på andra. Men om man tar två lasrar och placerar den ena en halv våglängd bakom den andra, så att total utsläckning sker, vad händer då med energin?
/Alexander B, Kemistudent, Göteborg

Svar:
Alexander! Nej, det är inget problem med bevarandet av energin. Förklaringen är densamma som i fråga 965 att intensiteten hamnar någon annanstans! För att sammanföra dina två laserstrålar så att de går i exakt samma riktning måste du använda dig av halvgenomskinliga speglar. Detta betyder att om strålarna i en riktning interfererar destruktivt, så kommer dom att interferera konstruktivt i en annan riktning. Det går inte att lura energiprincipen.

Det är inte helt lätt att få en korrekt bild av ljus och interferensfenomen. Man säger att ljuset i vissa sammanhang uppvisar vågegenskaper och i andra partikelegenskaper. Det är viktigt att inte lägga för mycket i dessa tolkningar - ljuset är varken en ren våg eller en ren partikel. Ljuset är helt enkelt ljus.

Ett annat välkänt problem är att förstå att man får interferens även när ljusstyrkan är så låg att vi bara har att göra med en enda foton. Det visar sig att fotonen kan interferera med sig själv.

Se även nedanstående länkar.
/Peter E

Se även fråga 965

Nyckelord: interferens [12]; #ljus [63];

1 http://www.rp-photonics.com/spotlight_2007_09_27.html
2 http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/phy00/phy00662.htm

*

Ljud-Ljus-Vågor [13215]

Fråga:
Enl. vissa kompendier står det att en glasskiva reflekterar ca 4 % av vinkelrät infallande ljus vid inträdet i glaset och ca 3.5 % vid utträdet. Antireflexbehandlat glas med ett skikt MgF2 skulle reducera den första reflexionen från 4 % till ca 1 %. Betyder detta att glaset släpper igenom mera av ljuset eller släcks det tidigare reflekterade ljuset ut? Hälsningar Harald Gaunitz P.S. Är jag kanske för gammal att fråga fast jag känner mej ung! D.S.
/Harald G, Östersund

Svar:
Harald! Ingen är för gammal att fråga om bara frågan är av allmänt intresse!

Ja, det är riktigt att antireflexbehandlat glas släpper igenom mer ljus. Föreställ dig att den destruktiva interferensen i antireflexskiktet "styr" över ljus till att gå igenom glasskivan eller linsen. Alltså: inget ljus försvinner det är bara en omfördelning med mer ljus igenom glaset.
/Peter E

Nyckelord: interferens [12];

*

Ljud-Ljus-Vågor [12824]

Fråga:
Hej! Vi håller på med synvillor på våra fysiklektioner just nu och jag har fått ett uppdrag av min lärare att ställa en fråga. I hobbyaffärer finns det linjaler att köpa som har figurer, och dom ändrar på sig om man vrider på linjalen. Vad beror det på? Det är lite svårt att förklara vad jag menar men jag hoppas att ni förstår mig.
/Oskar M, Prästängsskolan, Eksjö

Svar:
Oskar! Synvillor är roliga att experimentera med, inte bara för att de är skojiga ur fysiksynpunkt, men även för att man kan lära sig en massa om hur vi människor uppfattar ljus! Jag rekommenderar ett besök på Länk 1 nedan - där hittar du en massa olika experiment och synvillor!

När det gäller dina fråga om linjalerna, så är jag inte helt säker på att jag vet vad du menar, men jag tror att det handlar om samma sorts bilder som finns på kreditkort och nya sedlar (t.ex 100-kronorssedlar).

De kallas hologram, och är gjorda med en speciell fotograferingsteknik som heter holografi. Resultatet blir en slags tredimensionell bild. Om man kombinerar flera sådana hologrambilder kan man få effekten att när man tittar från olika håll ser det ut som om ett föremål förvandlas till ett annat!

Det är inte så lätt att förklara hur man gör hologram, men låt mig göra ett försök med hjälp av bilden nedan! Det hela bygger på att ljus från en laser har mycket välbestämda egenskaper. När man gör ett hologram så belyser vi filmen samtidigt med laserljus från två håll - dels med ljus som reflekteras från föremålet vi vill fotografera, dels med en "referensstråle" som gått direkt från lasern. Detta är möjligt eftersom vi delar upp laserljuset med en stråldelare, innan det leds vidare med speglar och linser.

För att förstå vad som händer när ljusstrålarna möts vid filmen måste man veta litet mer om (laser)ljus. Det visar sig att laserljuset kan beskrivas som en vågrörelse - precis som ljud, eller som vågor i havet. När havsvågor från olika håll kommer in mot en strand kan man se hur resultatet ibland blir en större våg men ibland motverkar de varandra och resultatvågen blir liten. Fysiker kallar detta fenomen "interferens".

En liknande effekt uppstår när laserstrålarna möts vid filmen - beroende på hur lång sträcka de har färdats från stråldelaren till filmen kommer de att mötas t.ex. "vågtopp mot vågtopp" eller "vågtopp mot vågdal". I det första fallet får vi en intensivare ljusfläck än i det andra. På så sätt uppstår ett "interferensmönster" på filmen - och i detta mönster finns information om det avbildade föremålets tredimensionella utseende, inte bara en platt yta som när vi tar bilder med en vanlig kamera.

När vi framkallat bilden och lyser på den med laserljus får vi tillbaka en skarp 3D-bild med djupkänsla i. Om vi lyser på bilden med vanligt ljus blir bilden litet suddigare - det beror bland annat på att vanligt ljus är en blandning av en massa olika färger, och inte bara en som laserljuset.

Om du slår upp holografi i Nationalencyklopedin får du mer information. Holography innehåller en ganska detaljerad beskrivning - länk 2 är en mindre omfattande svensk version av denna.



/Margareta H

Nyckelord: hologram [5]; interferens [12]; synvilla [5];

1 http://www.michaelbach.de/ot/
2 http://sv.wikipedia.org/wiki/Holografi

*

Ljud-Ljus-Vågor [12700]

Fråga:
Jag har hört att ljuset kan beskrivas som en foton eller våg. Kan ni berätta och förklara lite mer om det?
/Lisa M, Mörbyskolan, Danderyd

Svar:
Lisa! Vad gäller ljus, så är det helt riktigt att det kan uppfattas på två olika sätt - antingen som en partikel (foton) eller som en vågrörelse - beroende på den situation man vill beskriva.

Om man låter ljus från en ljuskälla träffa en skiva med en smal spalt och tittar på vad som kommer ut på baksidan (genom att t.ex. hålla upp ett vitt papper) ser man ljusa och mörka ränder - man kallar detta ett interferensmönster. Detta försök är ett exempel på ett fenomen som bara kan förklaras om man ser ljuset som en vågrörelse.

En annan observation som däremot inte går att förklara med bilden av ljus som en våg är vad som kallas den fotoelektriska effekten: om man lyser på en metallyta med ljus som har kort våglängd (detsamma som att det har hög frekvens, och därmed hög energi) kan man observera att elektroner kommer utflygande. Detta förstår vi som att ljuspartiklar slår ut elektronerna ur sina banor kring metallatomkärnorna.

Mer information hittar du t.ex. genom att söka på "dubbelspalt" och "fotoelektriska effekten" här i frågelådan. Du kan också läsa mer om ljuset och dess dubbelnatur i Nationalencyklopedin . (Bilden nedan är hämtad därifrån.)



/Margareta H

Se även fråga 12631

Nyckelord: interferens [12]; våg/partikelegenskaper [7];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [12494]

Fråga:
Hej, tack för en bra sajt. Om jag förstått det rätt så beror interferensmönstret på en skärm, bakom EN ENDA spaltöppning på att ljuset böjs av vid spaltöppningens båda kanter. Om man sedan, enligt fysikboken har en spalt med två öppningar, får man ETT interferensmönster. Varför får man inte fyra? Det går ju fyra kanter på två spaltöppningar. Tack på förhand.
/Anders N, Stockholm

Svar:
Mönstret från en enkelspalt förstår du genom att dela spalten i två halvor och titta på vägskillnaden. Mönstret för n spalter är ett n-delat mönster. För mycket kort våglängd blir mönstret helt enkelt en bild av spalterna.
/Peter E

Se även fråga 2417

Nyckelord: interferens [12];

*

Ljud-Ljus-Vågor [965]

Fråga:
Ett experiment från gymnasiet som jag kommer ihåg var interferens i tunna skikt. Vi fick se det randiga mönster som uppkommer på två glasskivor som ligger på varandra. Ränderna uppkommer ju eftersom det är olika långt mellan glasskivorna på olika ställen, men tänk om det inte var det. Tänk om det var exakt rätt avstånd över allt för att ljus av en viss våglängd skulle släckas ut. Då skulle ljus av den våglängden som träffade glaset försvinna, eller?
/Björn S, Sjödalsgymnasiet, Huddinge

Svar:
Med interferens menas att överlagring (superposition) av två eller flera vågor inte ger en summa av intensiteterna. Istället kan vågor både förstärka eller släcka ut varandra eller ge svävningar. När denna överlagring sker i vissa punkter i rummet och vid vissa tider skapas ett nytt vågmönster.

Ljuset (energin) kan aldrig försvinna genom interferens. Vad som sker är att man får en omfördelning av strålningen, dvs de fotoner (ljuspartiklar) som saknas i de mörka har i stället reflekterats och gått ut åt andra hållet. Så någonstans måste de ta vägen, såvida de inte absorberas av något material, men det är en annan historia.

Se nedanstående bild från Wikimedia Commons av interferens från två punktkällor. Se vidare Interference_(wave_propagation) .



/Peter Ekström

Nyckelord: interferens [12];

*

Ljud-Ljus-Vågor [2391]

Fråga:
Varför skimrar plastfodralen till kassettband i olika färger?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Varför skimrar plastfodralen till kassettband i reflekterat ljus?
/erik w, östersund

Svar:
Du ser denna effekt så snart du har att göra med tunna genomskinliga skikt, som t.ex. plastfodral, såpbubblor eller ett tunnt lager bensin på vattnet.

Det beror på att en del av ljuset går igenom det tunna skiktet och reflekteras, medan en del reflekteras redan i den första ytan. Detta två ljusstrålar interfererar med varandra så att vissa färger förstärks och vissa släcks ut beroende på om vägskillnaden är ett jämnt antal våglängder eller ej. Eftersom skiktets tjocklek ofta varierar i olika punkter, så ser du ett färgat mönster.

Vad händer då med fotonerna (ljuspartiklarna) som släcks ut? Försvinner de bara? I så fall skulle lagen om energins bevarande inte vara uppfylld!

Ingen fara! Ljuset (energin) kan aldrig försvinna genom interferens. Vad som sker är att man får en omfördelning av strålningen, dvs de fotoner som saknas i de mörka områdena har i stället gått ut i en annan riktning. Antalet fotoner (energin) är alltså konstant, medan fördelningen i olika riktningar ändras genom interferensen.

Vissa fjärilar åstadkommer ett nästan självlysande intryck med hjälp av fjäll av exakt anpassad tjocklek, se länk 1:



/Peter Ekström

Nyckelord: interferens [12]; *vardagsfysik [60]; #ljus [63];

1 http://animals.howstuffworks.com/insects/butterfly-colors.htm

*

Ljud-Ljus-Vågor [9793]

Fråga:
Hej, jag undrar hur det kommer sig att oljeskikt och CD-skivor skimrar i olika färger?
/Hanna N

Svar:
I båda fallen rör det sig om interferens, det vill säga att olika ljusstrålar påverkar varandra.

1. Oljeskikt. Här får vi reflektion av ljuset dels i oljeytan, dels i gränsskiktet mellan olja och vatten. Är vägskillnaden mellan de reflekterade ljusstrålarna ett helt antal (n) våglängder, kommer det ljuset att förstärkas. Är vägskillnaden n + ½, kommer ljuset att försvagas. Ljus av olika färger har ju olika våglängder. Oljeskiktet är ju vanligen inte jämntjockt. Därför kommer olika färger att förstärkas i olika delar av fläcken. Det är så färgerna uppstår. Detta funkar bara om oljan är tunn. Såpbubblors färg förklaras på samma sätt.

2. CD-skivan funkar som ett optiskt gitter. De tunna linjerna är på ungefär en ljusvåglängds avstånd. De reflekterar ljuset, och i de vinklar där vägskillnaden är ett jämnt antal våglängder, får man förstärkning. Eftersom ljus av olika färger har olika våglängd kommer olika delar av skivan ge förstärkning av olika färger och man får var man kallar ett spektrum av alla regnbågens färger.
/KS/lpe

Nyckelord: interferens [12]; gitter [5];

*

Ljud-Ljus-Vågor [7809]

Fråga:
Numera anvädns s k reflexfria glasögon Hur fungerar de? Släpper de igenom UV ljus och i så fall vilken typ dvs A, B ,C?

I vissa fall anses även blått ljus skadligt för ögonen. Finns det några glasögon som filtrerar bort blått ljus och samtidigt allt UV-ljus.
/Hilma A

Svar:
Antireflexbehandling av glas innebär att man belägger glaset med ett tunt skikt av ett antireflexmaterial med annorlunda brytningsindex. Ljuset kommer då att reflekteras dels i gränsskiktet glas-antireflexmaterial, dels i gränsskiktet antireflexmaterial-luft. Om då vägskillnaden är en halv våglängd, kommer de båda reflekterade strålarna släcka ut varandra genom destruktiv interferens. För att detta ska uppfyllas helt, ställs vissa krav på brytningsindexen. Observera att antireflexbehandlingen bara funkar till 100% för en viss våglängd. Man väljer då en våglängd där ögat har högst känslighet, alltså gulgrönt ljus. Därför reflekterar antireflexbehandlad optik ljus av andra våglängder. Vanligtvis verkar den vara blåaktig.

Om en del av den reflekterade strålningen "interfereras bort" var tar den då vägen? Strålningsenergi kan inte bara försvinna. Svaret är att den transmitteras. Man får alltså genom interferens en lite större andel av ljuset att ta den önskvärda vägen genom linsen.

Se vidare Antireflexbehandling#Tunnfilmsantireflexbehandling .

Antireflexbehadlingen har knappast något inflytande på glasets egenskaper när det gäller ultraviolett ljus.
/KS/lpe

Nyckelord: interferens [12]; glasögon [2]; ljusreflektion [16]; #ljus [63];

*

Ljud-Ljus-Vågor [2583]

Fråga:
Jag har fått ett hemprov i fysik, så jag behöver svaret så fort som möjligt. (helst innan tisdag 2/2-99) Hur kan man bevisa att ljus är en vågrörelse??
/Viktoria R, Forssaklackskolan, Borlänge

Svar:
Det här behöver du:

1 En liten, koncentrerad ljuskälla, till exempel en bar ficklamps-lampa (utan reflektor).

2 Ett papper

3 Två knappnålar

Tänd lampan och gå några meter bort. Gör ett litet hål i pappret. Tryck inte igenom hela knappnålen, använd bara spetsen. Hålet ska vara litet. Titta på lampan genom hålet. Man ser en diffus ljusfläck i mitten med en ring runt om. Ringen är röd i ytterkanten. Detta fenomenet kallas diffraktion, eller ljusböjning, och kan bara förklaras om ljuset är en vågrörelse. Rött ljus har längst våglängd. Därför böjs det ut mest.

Gör två hål i pappret nära varandra, ungefär en halv mm. Titta på lampan. Nu har den diffusa fläcken fått mörka band. Vrider man pappret, vrider sig banden också. Detta fenomen uppkommer genom att ljusvågor från de båda hålen samverkar med varandra. Det kallas interferens. Man kan faktiskt uppskatta ljusets våglängd med detta enkla experiment. Om vinkeln mellan banden är en tiondels grad (=1/600 radian), och avståndet mellan hålen är 0.3 mm, blir våglängden 0.3/600 = 0.0005 mm, vilket stämmer bra.

Be dina kamrater ta med knappnålar och be din lärare greja lampan, så kan hela klassen göra det!

Lite bättre blir det om man använder aluminiumfolie i stället för papper. Hålen blir rundare.

Diffraktion förklaras med ett fenomen som heter interferens: om två ljusstrålar svänger i takt får man en förstärkning av ljuset, om de svänger i otakt får man en försvagning.

Fler frågor/svar om interferens och elektromagnetisk strålning .
/KS

Nyckelord: diffraktion [4]; interferens [12];

*

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 7181 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-26 10:23:43.


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
.