Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning 26 frågor/svar hittade Ljud-Ljus-Vågor [21383] Ursprunglig fråga: vattenvågor går från ett område med våghastigheten 2,0 cm/s till ett annat område meed våghastigheten 3.0 cm/s. För vilka infallsvinklar inträffar totalreflektion av vattenvågorna? Svar: sin(q2)/sin(q1) = n1/n2 = (1/v1)/(1/v2) = v2/v1 = 3.0/2.0 = 3/2 Vid totalreflektion är q2 = 90o och alltså (se fråga 9810 )
sin(q1) = 2/3 och infallsvinklar större än q1 = sin-1(2/3) = 41.8o totalreflekteras, se nedanstående figur. Nyckelord: totalreflektion [9]; ljusbrytning [26]; 1 https://gamla.pluggakuten.se/forumserver/viewtopic.php?id=22132 Ljud-Ljus-Vågor [21269] Svar: "When light enters a liquid it changes direction; this is called refraction. Refractometers measure the degree to which the light changes direction, called the angle of refraction. A refractometer takes the refraction angles and correlates them to refractive index values that have been established." Man mäter alltså refraktionsvinkeln som är korrelerad med glykolkoncentrationen. Se även länk 2 och fråga 17691 . Nyckelord: ljusbrytning [26]; 1 https://www.agritechstore.com/refractometer_for_optical_glycol_and_batteries Ljud-Ljus-Vågor [21030] Har en fråga som jag försökt att förstå utan att komma något vart. Hur kan det komma sig att frekvensen bevars då ljus går från ett medium till ett annat, säg från luft till vatten.
Jag resonera mig på detta viset vilket inte fick mig komma någonstans utan gjorde mig bara mer förvirrad. Säg oss att vi har ett rullband där det kommer 3 burkar varje sekund (det går snabbt undan). När dessa 3 burkar kommer åt nästa rullband som har en lägre hastighet så kommer det avståndet som fanns mellan dom 3 burkarna att minska, i förutsättning att det fanns ett avstånd från början. Då tänker jag mig att våglängden är avståndet från den första burken till den tredje, att frekvensen I denna "vågen" är antalet burkar under en sekund vilket var 3. Men nu är det så att frekvensen bevars och då måste våglängden bli längre, vilket den inte blir i mitt exempel då avståndet från den första burken till den tredje minskar. Tack på förhand, Mattias Svar: Ja, frekvensen måste vara konstant. Fundera enligt denna mycket naiva modell: En foton infaller mot en yta som begränsar ett område med högre brytningsindex, n. Det varierande elektriska fältet får elektroner att svänga upp och ner (i förhållande till fotonens elektriska fält). De svängande elektronerna sänder ut ljus med samma frekvens som den ursprungliga fotonen hade. I det tätare mediet har fotonen emellertid lägre hastighet (v=c/n), så för att bevara vågfronten måste den avböjas. Man kan även resonera med bevarandet av energin. En foton har ju energin E=hf. Om frekvensen ändrades så ändras även energin och då skulle en ljusstråle skifta färg om den går igenom en glasskiva. Det gör den ju inte utan energin bevaras. Se även länk 1, fråga 19358 och 19122 . Länk 2 ges svaret: The usual explanation is that the wave must be connected at the boundary, so the up and down variations must match each other on each side, hence the fundamental frequency must be the same. This answer is more intuitive and easier to visualize. The case of light is not really up and down motion, so I say that figuratively. However, the field variations must match in particular ways at the boundary. Det är ungefär vad jag säger ovan. Hoppas det blev lite klarare. Nyckelord: ljusbrytning [26]; 1 https://www.bbc.com/bitesize/guides/z9bwpbk/revision/2 Ljud-Ljus-Vågor, Universum-Solen-Planeterna [19956] Ursprunglig fråga: Svar: Som du antyder är dispersionen normalt så att korta våglängder bromsas mer än långa våglängder - blått bryts mer är rött, se nedanstående figur och Dispersion_(optics)#Material_dispersion_in_optics . Radiovågor från t.ex. pulsarer bromsas av framför allt fria elektroner, men då påverkas längre våglängder mer än kortare (anormal dispersion), se Pulsar#Probes_of_the_interstellar_medium och Dispersion_(optics)#Dispersion_in_pulsar_timing . Genom att mäta ankomsttiden för olika våglängder kan man, med en modell för tätheten av fria elektroner, bestämma avståndet till objektet, se länk 2. Nyckelord: neutronstjärna [11]; ljusbrytning [26]; 1 https://www.csiro.au/en/News/News-releases/2015/Cosmic-radio-burst-caught-red-handed Ljud-Ljus-Vågor [19358] Svar: Utbredningshastigheten v i ett medium med brytningsindex n ges av v = c/n = lf där f är frekvensen. Våglängden l minskar med ökande n eftersom f är konstant. Frekvensen måste vara konstant för att bevara energin E hos fotonen E = hf. Om man i stället definierar färg i termer av den stimulans som uppstår i detektorn, t.ex. ögat, så är det inget problem. Eftersom ögat inte ändrar egenskaper (mediets brytningsindex) om det befinner i vatten, så ändras inte den uppfattade färgen. Det är alltså enklare att definiera färg i termer av frekvens än i termer av våglängd, se länk 2. Nyckelord: färg/färgseende [39]; ljusbrytning [26]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/vision/specol.html Ljud-Ljus-Vågor [19122] Svar: För högre energier hos fotonen (gammastrålning med energi av storleksordningen MeV) sker spridningen mot enskilda elektroner som kan betraktas som fria, varför energin ändras väsentligt. Rekylfri spridning förekommer dock även för lågenergetisk gammastrålning, se stycket om mössbauereffekten i fråga 16989 . Se även Refraction . Nyckelord: ljusbrytning [26]; Ljud-Ljus-Vågor [19029] Svar: På grund av ljusbrytning i ytan kommer föremål att se ut att vara på "fel" plats (en åra nedstucken i vattnet ser bruten ut) eller så ser man dem inte alls. Det senare beror på totalreflektion. Se fråga 13803 . Sedan är en vattenyta oftast inte helt plan. Små krusningar orsakar reflektioner av ljus och varierande belysning av föremål under vattnet och även att föremål under vattnet ser ut att ändra form. Det du egentligen frågar är "Varför ser saker större ut i vattnet?". Det vet väl alla att fisken som lossade precis i vattenytan alltid är större än den man fångat . Det är den psykologiska förklaringen. Den fysikaliska förklaringen är följande: Titta på bilden nedan från länk 1. När en stråle från objektet (fisken till höger) träffar vattenytan bryts den från normalen (se fråga 13803 igen). Strålarna från de båda ändarna av fisken kommer då att konvergera (gå samman) mer, så att bilden (image) kommer närmare vattenytan. Eftersom bilden är närmare kommer fisken att se större ut. Nyckelord: ljusbrytning [26]; 1 http://www.scielo.br/pdf/abo/v66n5s0/a09v6650.pdf Ljud-Ljus-Vågor [18720] Svar: Jag antar det avses att solen är ljuskällan. Eftersom denna kan antas befinna sig på oändligt avstånd så hamnar bilden i fokalplanet (avstånd från linsen = brännvidden). Brännvidden f för en lins med sfäriska ytor, brytningsindex n och med krökningsradier r och r1 ges av (Lins#Brännvidd ) 1/f = (n-1)(1/r + 1/r1) Mindre brytningsindex ger alltså längre brännvidd. Om brännvidden för vattenlinsen är 23 cm blir brännvidden för motsvarande glaslins 23*(1.3-1)/(1.5-1) = 23*0.3/0.5 = 14 cm Nyckelord: ljusbrytning [26]; lins [11]; Ljud-Ljus-Vågor [17691] Ursprunglig fråga: Enligt fråga [17367] så får jag en liten förklaring till varför ljusets bryts när det träffar ett tätare medium. Det som jag inte blir klok på är att det i fysikböckerna (delvis förenklat) står att detta beror på att ljusets hastighet ändras, att det sänks när det träffar det tätare mediet. Ju långsammare ljuset går desto större blir brytningen. Eftersom ljuset färger bryts olika så säger den principen då att de olika färgerna har olika hastigheter genom ett tätare medium. Bör detta då inte betyda att det gäller för alla olika medium? Tar vi det ett steg längre borde det violetta ljuset, som bryts mest, ha den lägsta hastigheten och därför nå jorden allra sist, om vi tittar på en specifik partikel eller vågrörelse som lämnar solen. Hur ska vi förhålla oss till detta med våra elever som gärna ställer invecklade frågor men som har svårt att förstå en del fakta. Svar: I ett medium med brytningsindex n>1 har olika våglängder olika hastighet. Hastigheten är c/n där c är ljushastigheten i vakuum. Observera emellertid att hastigheten i vakuum är c för alla våglängder eftersom n=1. Ja det är korrekt att ju långsammare ljuset går (ju större n) desto mer brytning får man, se fråga 17367 och 3302 . Eftersom ljushastigheten i vakuum alltid är densamma så uppkommer inte problemet att vi ser olika tider i olika våglängder. Om rymden mellan jorden och solen varit av glas, så hade vi sett rött ljus snabbare är blått. Den klassiska förklaringen för ljusbrytning (refraktion, Refraktion ) är en rad soldater som marscherar snett in mot en rak gränslinje till en leråker. Soldaternas marschhastighet minskar när de kommer till leråkern. För att bevara den snygga räta linjen med
soldater bredvid varandra, så måste de ändra riktning lite mot normalens riktning. Om vi sedan har en rad med kortbenta soldater som har ännu mindre hastighet
i leråkern, så behöver dessa avvika ännu mer från utgångsvinkeln. (Vi vill bara inte tänka på vad som skulle hända om vi blandade långbenta och kortbenta soldater i en rad .) OK med soldater som kan bestämma att de behöver avvika från rakt fram, men hur vet ljuset hur det skall avvika? Helt enkelt genom att vågor i oordning tenderar att släcka ut varandra (interferens). I alla riktningar utom den som specificeras av brytningslagen släcks alltså ljuset ut. Se bilden nedan. Din sista fråga finns behandlad i fysik, förståelse av . Huvudpunkterna är: Man kan heller inte begära att en lärare skall kunna besvara allt. Även jag, med 40 års erfarenhet av fysik, går bet på en del frågor (ofta de som verkar triviala till att börja med). Jag kan emellertid oftast förstå när jag slår upp ett fenomen, men att göra det lättbegripligt för var och en kan vara svårt eller omöjligt. Det är en del i läroprocessen att man med tiden och erfarenheten förhoppningsvis får en allt djupare förståelse för fysik - allt kan inte komma på en gång! Det är lätt
att lära sig att Gustav II Adolf dog en novemberdag 1632 på ett fält nära Lützen, men kanske lite längre att förstå vad han hade där att göra! Se en avancerad framställning av problemet i länk 1. En kommentar om förståelse av fysik (Jocelyn_Bell ): At age eleven, she failed the 11+ exam and her parents sent her to the Mount School, York, a Quaker girls' boarding school. There she was impressed by a physics teacher, Mr. Tillott, who taught her: You don't have to learn lots and lots ... of facts; you just learn a few key things, and ... then you can apply and build and develop from those ... He was a really good teacher and showed me, actually, how easy physics was. Nyckelord: ljusbrytning [26]; fysik, förståelse av [17]; ljushastigheten [24]; #ljus [63]; 1 https://thesis.library.caltech.edu/6594/3/Yura_ht_1962.pdf Ljud-Ljus-Vågor [17367] Ursprunglig fråga: Svar: Ändringen i ljushastigheten i ett medium medför ljusbrytning (refraktion), se fråga 2417 . Brytningsindex n ges av c/v, där c är ljushastigheten i vakuum och v är ljusets hastighet i mediet (se fråga 16048 ). Se Refractive_index för mer om brytningsindex. "Normala" media har brytningsindex i intervallet 1-4 (se List_of_refractive_indices ). Kisel, med n=4, är det mest extrema materialet. Med hjälp av speciella knep kan man faktiskt bromsa upp ljuset så det står stilla (betyder i princip att brytningsindex är oändligt), se fråga 17060 . Nedanstående animation från Wikimedia Commons visar hur hastigheten hos vågen påverkar riktningen hos vågfronten (refraktion). Figurtexten lyder: Nyckelord: ljushastigheten [24]; ljusbrytning [26]; Ljud-Ljus-Vågor [17147] Svar: Om du betraktar urtavlan i vattnet nästan från sidan (stor infallsvinkel i) så finns inga strålar som kommer från urtavlan. Det finns nämligen en gränsvinkel som definierar ett område (grått i figuren) där inga strålar från urtavlan kan komma ut. Se fråga 9810 för hur man beräknar gränsvinkeln. Det du ser i det grå området är alltså precis vad du antyder: en spegelbild. Det är alltså ljusstrålar från vattnet som totalreflekteras och kommer ut i riktningar med stor infallsvinkel i. Nyckelord: ljusbrytning [26]; totalreflektion [9]; Ljud-Ljus-Vågor [17134] Svar: Nyckelord: ljusbrytning [26]; Ljud-Ljus-Vågor [17016] Okej, här kommer det. 1. Varför uppstår en spegelbild egentligen? Jag vet att i och med att speglar har en plan yta, sker en regelbunden reflexion. Det innebär alltså att alla strålar som träffar spegelytan har samma infallsvinkel och strålarna reflekteras åt samma håll. ''När reflexionen är regelbunden når inget av ljuset ögat'' står det i boken (därav kan vi inte se spegelytan), men går det inte att ''flytta på sig'' på något vis så att de reflekterande strålarna når ögat, eller är detta omöjligt?
Hur kommer det sig att en virtuell spegelbild bildas när spegeln i själva verket inte går att se? Jag förstår hur en spegelbild bildas, men inte varför... En sak till. En ljusstrimma riktas mot en yta som inte är spegelblank, t ex en vägg. ''Träffpunkten'' lyser intensivt och syns från alla håll. Som jag har förstått det kan ögat nu se föremålet eftersom alla strålar som träffar väggen har olika infallsvinklar, och reflekteras även i riktning mot ögat. Men vad menar de med ''träffpunkten''? En sista grej. Skulle någon kunna förklara hur man går till väga om man ska rita spegelbilden av ett föremål framför spegeln? Det står beskrivet i boken, men jag skulle uppskatta om någon kunde förklara detta i samband med de övriga frågor jag ställt. 2. Är det alltid så att om ljus bryts från ett optiskt tunnare ämne till ett optiskt tätare ämne, bryts det mot normalen och från normalen när det är tvärtom? Vad är egentligen skillnaden här?
Jag undrar också vad som menas med att om ett ämne är optiskt tätare, har det större ljusbrytande förmåga.
Innebär detta att ljuset bryts mer, och att brytningsvinkeln blir mindre ju tätare ämnet är? 3. En ljuststråle passerar ett prisma, vid första ytan är infallsvinkeln noll. Ingen brytning sker. Då blir infallsvinkeln vid andra ytan 30,0 grader. Det finns en bild på ett prisma i min bok, och om man tänker sig en vinkel mellan de båda ytorna så är den 30 grader enligt figuren. (Det ser alltså ut som en rätvinklig triangel, där den översta vinkeln är 30 grader.) Men hur vet man att den andra infallsvinkeln också blir 30 grader? 4. Vad menas med dispersion? Varför bildas en ''regnbåge'' av färger när ljus passerar ett prisma? Vad är egentligen vitt ljus? Det var allt. Jag vet att det är många frågor, men jag behöver verkligen få det här förklarat för mig, och har som sagt ingen att vända mig till. Är oerhört tacksam för hjälp Svar: 1 Ja, varför? För att man har en spegel. Det speciella med en spegel är att alla inkommande strålar reflekteras med oförändrad vinkel mot normalen (se länk 2 i fråga 11135 ). Se spegel . Det är bara en del av de reflekterade strålarna som träffar ögat - nämligen de som ger en bild. I optik brukar man använda sig av strålgångsdiagram, se nedanstående bild. Man väljer två godtyckliga strålar (i själva verket väljer man de som är enklast att hantera) och följer dem. För den plana spegeln nedan tar man en stråle vinkelätt mot spegeln (röd) och en som går igenom vad man kallar den optiska axeln (blå). Den röda strålen reflekteras tillbaka samma väg som den kom och den blå går ut med utfallsvinkeln=infallsvinkeln. Om vi sedan spårar tillbaka strålarna till en skärningspunkt bakom spegeln (streckade linjer) ser vi att vi för en plan spegel får en rättvänd bild av samma storlek som föremålet och på samma avstånd bakom spegels som föremålet befinner sig framför densamma. Det är inte spegeln du ser utan de strålar som reflekterats. Hela finessen med en spegel är att strålarna fortsätter i välbestämda banor. 2 Ja. Skillnaden är riktningen och ändringen i optisk täthet (brytningsindex n). Brytningsindex beror i sin tur på ljushastigheten i mediet, se fråga 11135 . Ja, ju större differens i brytningsindex (observera att det är differensen som är viktig) desto större blir riktningsändringen i skiljeytan. 3 Utan att se figuren är det svårt att se vad du menar. Men du kan säkert få fram vinkeln med enkel geometri. 4 Se fråga 171 . Vitt ljus är en blandning av alla färger. Nyckelord: ljusbrytning [26]; spegel [10]; Ljud-Ljus-Vågor [16761] Svar: Nyckelord: ljusbrytning [26]; Ljud-Ljus-Vågor [16457] Ursprunglig fråga: Svar: Eftersom glasytorna på fram och baksidan av rutan är parallella, så kommer en enfärgad stråle inte att ändra riktning: brytningen i en första ytan kompenseras exakt av en motsatt brytning i den andra ytan. Vad som alltså händer är att allt du ser genom rutan blir lite förskjutet i sidled, se nedanstående figur. Om vi emellertid har olika färger, så är ju brytningsindex lite olika. Enligt figuren i Index_of_refraction#Dispersion_and_absorption är brytningsindex för den nedersta glassorten 1.49 för rött ljus och 1.50 för blått. Vi kan med hjälp av brytningslagen beräkna vinkeln a (infallsvinkeln i är 45o) för rött ljus och för blått ljus: Blått: sin(45)/sin(a) = 1.50/1 dvs a = 28.13 Rött: sin(45)/sin(a) = 1.49/1 dvs a = 28.33 Förskjutningen x från ingång till utgång för en 5 mm tjock ruta ges av x = 5*tan(a) Vi får alltså för blått ljus x = 5*tan(28.13) = 2.673 mm På samma sätt får vi för rött ljus x = 2.695 mm Skillnaden i utträdespunkt blir alltså 2.695 - 2.673 = 0.022 mm. Avståndet mellan den blå och den röda strålen blir då 0.022*sin(45) = 0.016 mm = 16 mikrometer. Enligt länk 1 är det typiska avståndet mellan tapparna i ögat c:a 10 mikrometer. Effekten är alltså mycket liten men bör kunna observeras under gynnsamma förhållanden. Vad man behöver är en liten och stark vit ljuskälla. Om man betraktar denna med mycket snett infall bör man kunna se ett litet spektrum med rött i ena änden och blått i den andra. Men effekten är så liten att man inte märker den under normala förhållanden. Nyckelord: ljusbrytning [26]; #ljus [63]; 1 http://www.cis.rit.edu/people/faculty/montag/vandplite/pages/chap_9/ch9p1.html Blandat [16316] NYFIKEN PÅ SVAR! Svar: 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 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?). Se även fråga 14909 Nyckelord: interferens [14]; ljusbrytning [26]; gitter [5]; färg/färgseende [39]; Ljud-Ljus-Vågor [13803] 2) Om man doppar fingret i ett glas med vatten ser fingrarna större ut, varför? Beror det på att ljusstrålarna träffar samma punkt, eftersom glaskroppen är böjd?
Tack! Svar: n1*sin(i) = n2*sin(r) där n1 och n2 är respektive mediers brytningsindex. För vatten är brytningsindex ungefär 1.3 och för luft 1.0. Gränsvinkeln (när r=90o) för brytning ges då av 1.3*sin(i) = 1.0*sin(90o) dvs sin(i) = 1/1.3 = 0.77, i = 50o Se även länk 1 och snackset Totalreflektion under länk 2. Reflection and Refraction är en bra animering av reflektionslagen. 2 Ja, det beror på glas/vatten kroppens form. Den (egentligen glasets yttre yta) fungerar som en positiv lins (vanligt förstoringsglas). Se även fråga 9810 Nyckelord: totalreflektion [9]; ljusbrytning [26]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/totint.html Ljud-Ljus-Vågor [12631] Ursprunglig fråga: Svar: Ljus kan beskrivas som en elektromagnetisk vågrörelse. När en sådan ljusvåg kommer in mot en yta av något material kan olika saker hända: den kan reflekteras, absorberas eller böjas av...
Vad som sker beror bl.a. på ytans beskaffenhet (slät eller skrovlig), ljusets färg och infallsvinkel, och förhållandet mellan brytningsindex hos linsen och omgivningen (oftast luft). Ett materials brytningsindex talar om hur snabbt ljuset kan ta sig fram i materialet, och har att göra med materialets inre struktur och sammansättning. Luft har brytningsindex 1.0, medan vatten har ca 1.3 och glas 1.5-1.6. Linser består oftast av glas eller plast som formats på ett speciellt sätt så att de får "runda" ytor. T.ex. kan de vara konvexa eller konkava - formade som utsidan eller insidan på en kupad hand. Formen har stor betydelse för vinkeln mellan först det inkommande ljuset och ytan, och sedan för den vinkel gentemot ytan på linsens baksida där ljuset kommer ut. Se vidare länken nedan. Vanliga speglar fungerar på ett litet annorlunda sätt. De består oftast av en klar glasskiva med ett tunt metallskikt på baksidan. Glaset är till för att skydda metallytan - det är den som är den egentliga spegeln. Metallen innehåller "fria" elektroner (som inte är bundna till någon speciell metallatom), och när ljusvågorna växelverkar med elektronerna i metallytan blir effekten att nästan inget ljus kan tränga in i metallen - det reflekteras istället. Om spegelytan är plan ser man en tydlig spegelbild, men om ytan är skrovlig eller ojämn kastas det reflekterade ljuset ut i olika riktningar vilket gör spegelbilden otydlig. För att beräkna vad som händer med speglar och linser använder man sig av stråloptik. Man följer då den väg ett litet antal strålar tar, och man kan på så sätt få fram hur bilden ser ut. Se vidare PowerPoint presentationen Stråloptik från Malmö högskola. Bilden nedan visar vad som händer med en positiv lins. Nyckelord: ljusbrytning [26]; spegel [10]; lins [11]; #ljus [63]; Ljud-Ljus-Vågor [12521] Svar: Ljusets hastighet i ett medium ges av c/n där n är brytningsindex. Brytningsindex är större för kortare våglängder. Alltså bryts kortare våglängder mer. Se även fråga 11135 Nyckelord: ljusbrytning [26]; Ljud-Ljus-Vågor [12016] Svar: Nyckelord: gitter [5]; ljusbrytning [26]; Ljud-Ljus-Vågor [11135] Svar: Ljuset följer den väg som tar kortast tid Man ställer upp ett generellt uttryck för tiden för alla tänkbara vägar. Sedan deriverar man och sätter derivatan lika med noll (för minimum). Då har vi brytningslagen. Figuren nedan (från länk 1) ger en matematisk härledning av brytningslagen från Fermats princip. Observera att ljusets hastighet i medierna är v=c/n1 och v'=c/n2. Länk 1 innehåller även mosvarande härledning av reflektionslagen. Se även Fermat's_principle och Huygens-Fresnel_principle . Nyckelord: Fermats princip [1]; ljusbrytning [26]; ljusreflektion [18]; #ljus [63]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/fermat.html Ljud-Ljus-Vågor [9810] Svar: q betecknar infallsvinkeln (vinkeln mot normalen). Gränsvinkeln för totalreflektion är (brytningslagen): qc = sin-1(n2/n1) Här antas om brytningsindexen för de båda medierna att
n1 > n2 . Totalreflektion inträffar då q > qc, gränsen är alltså då utgångsvinkeln är 90o. Nyckelord: totalreflektion [9]; ljusbrytning [26]; #ljus [63]; Blandat [3302] Svar:
Det är samma sak som med ljusets brytning i till exempel glas. I glas
har ljuset mindre våglängd och lägre hastighet än i luft.
Nyckelord: ljusbrytning [26]; Ljud-Ljus-Vågor [2417] Ursprunglig fråga: Svar:
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).
Nyckelord: Huygens princip [3]; ljusbrytning [26]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/geoopt/refr.html Ljud-Ljus-Vågor [684] Svar: Analogi: Tänk Dig att Du och Dina kamrater alla går i bredd i ett långt led. Alla går lika fort. Då förblir ledet rakt hela tiden. Vi tänker oss att hela ledet går snett in mot en strand. De som är längst ut och närmast vattnet saktar in när de kommer ut i vattnet. Ledet kommer, när alla kommit ner i vattnet, att ha ändrat riktning lite, se fråga 2417. Ljuset fungerar ungefär som ledet. Det går åt samma håll som Du och Dina
kamrater vandrar. När ljuset
kommer in i ett område där hastigheten är lägre blir det en avböjning
eller brytning.
Försök: Lys med en laserpenna snett in mot en bägare fylld med
vatten. Fundera: Stoppa ner en penna i vattnet. Varför ser den bruten ut? Se även fråga 2417 Nyckelord: ljusbrytning [26]; Ljud-Ljus-Vågor [171] Kan konstanterna i Cauchys dipersionsformel beräknas? Svar: Det är inte helt korrekt att brytningsindex avtar som funktion av våglängden. Detta gäller för synligt ljus för nästan alla material. Går man över ett större våglängdsområde så är denna funktion omväxlande växande och avtagande. När ljus passerar ett material växelverkar det elektromagnetiska fältet med de laddade partiklarna, främst elektroner som finns i materialet. Elektronerna sätts
i svängning på grund av denna växelverkan. Brytningsindex har sitt maximum vid resonans. När man närmar sig resonansen ökar brytningsindex för att avta
när resonansvåglängden har passerats. Man kan se effekten så att ljus aborberas och återutsänds. Detta orsakar en fördröjning, dvs den effektiva ljushastigheten är lägre än i vakuum. Man kan härleda Cauchys dispersionsformel (se Cauchy's_equation ) i en enkel modell där elektronerna är bundna med linjära fjäderkrafter. Läs: De flesta optikböcker på högskolenivå diskuterar denna modell t ex Hecht: "Optics". Nyckelord: ljusbrytning [26]; #ljus [63]; Frågelådan innehåller 7624 frågor med svar. ** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
|
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar.