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.

11 frågor/svar hittade

Ljud-Ljus-Vågor [19863]

Fråga:
Hej! Jag undrar varför färgerna i ett spektrum alltid kommer i samma ordning. Jag har sökt lite på olika sidor och har förstått att det har något med vinklar att göra och även hur färgerna bryts, men jag förstår inte helt. Är väldigt tacksam för svar.
/Linn P, Kunskapsskolan, Tyresö

Svar:
Därför att olika färger motsvarar olika våglängder och ett spektrum är en bild av strålningsfördelningen som funktion av våglängden. De flesta detektorer ger ett spektrum där strålningen sorteras efter våglängd. Ett gitter ger t.ex. mer avböjning för längre våglängder medan ett prisma ger mindre avböjning för längre våglängder. Det är inte självklart att brytningsindex ökar monotont med minskande våglängd i ett prisma, men för synligt ljus är den vanligen fallet.

När det gäller hur ögat uppfattar färger blir det lite mer komplicerat genom ögats konstruktion. I ögat finns receptorer (tappar) som är känsliga för olika våglängder för tre grundfärger rött, grönt och blått, se fråga 13824 . Det betyder att en blandning av våglängder motsvarande flera färger kan uppfattas som en helt annan färg.

Se fråga 19445 för en sammanställning mellan den färg vi uppfattar och våglängden hos den elektromagnetiska strålningen (ljuset).
/Peter E

Nyckelord: spektrum [11]; färg/färgseende [30];

*

Ljud-Ljus-Vågor [17723]

Fråga:
Kan en redan exciterad atom exciteras?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Denna fråga hänger ihop med en annan redan besvarad fråga. Vid excitation av atomer; frågan var om en redan exciterad atom i sin tur kan bli exciterad? Svaret var att ja, det kan den. Om den hinner. Jag vet att en exciterad atom befinner sig i ett exciterat tillstånd under tider av storleksordningen ns. Men är det överhuvudtaget rimligt att excitera en exciterad atom, vad är sannolikheten för att det ska inträffa? Är det mätbart? Vilka parametrar kommer spela in?
/Fredrik O, Hulebäcksgymnasiet, Mölnlycke

Svar:
Vid speciella förhållanden kan man excitera en exciterad atom, dvs se en absorptionslinje som inte börjar i grundtillståndet, se fråga 15042 . Vad som behövs är hög temperatur och inte alltför låg densitet eller ett stort flux av strålning. En del atomer kommer då exciteras av kollisioner eller absorption av strålning. Dessa kan sedan i sin tur exciteras genom absorption.

I solspektrum finns t.ex. balmerlinjerna i absorption, se t.ex. fråga 17523 där man kan se H-gamma i absorption. H-gamma är övergången mellan tillstånd 2 och 5 i väte.

Bilden nedan (från länk 1) visar hela solspektrum.



/Peter E

Nyckelord: spektrum [11];

1 http://www.noao.edu/image_gallery/html/im0600.html

*

Universum-Solen-Planeterna [17523]

Fråga:
Varför det blir ett bandspektrum när man tittar på solen i ett spektroskop?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
hej, jag undrar varför det blir ett bandspektrum när man tittar på solen i ett spektroskop. När man tittar på väte eller neon eller på ett vanligt lysrör så blir det ju ett linjespektrum. Är det så att om man bara kommer upp i ett tillräckligt högt atomnummer så smälter alla linjerna samman och bildar ett bandspektrum?
/karin e, gunnesboskolan, lund

Svar:
Karin! Bandspektrum uppkommer från molekyler: vibrationer och rotationer. I ett bandspektrum är ligger linjerna tätt ihop med systematiska avstånd, se fråga 176 .

Det är alldeles för varmt i solens atmosfär för att det skall kunna finnas molekyler. Solspektrum innehåller emellertid väldigt många linjer, se bilden av en liten del av spektrum nedan från länk 1. Det kan kanske se ut som ett bandspektrum, men linjerna fördelar sig ganska slumpmässigt. Anledningen till att det skiljer sig från de spektra du nämner är att vi ser nästan alla existerande grundämnen i solspektrum, se länk 2.

Se även fråga 12637 .



/Peter E

Nyckelord: spektrum [11];

1 http://csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/sun/spectrum.html
2 http://chestofbooks.com/crafts/scientific-american/sup6/Spectrum-Of-The-Sun-And-Elements.html

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [17169]

Fråga:
Hej, en fråga om energinivåer på fysik B-nivå: Borde inte energiskillnaden mellan två energinivåer i en atom alltid avta allteftersom vi kommer till högre energinivåer? Jag menar att energiskillnaden mellan nivå ett och två är större än den är mellan två och tre osv. Jag tycker att Rydbergs formel tyder på det, vilket atomnummer man än har.

På vårt fysik B-prov skulle vi rita ett energinivå-diagram för en (okänd) atom med tre nivåer. Vi fick veta vilka våglängder de tre olika observerbara fotonerna hade och att nivå ett var på -5,14 eV. Jag räknade ut energiskillnaden mellan nivå 1&3, 1&2 och 2&3. Den största skillnaden var ju såklart mellan 1&3. Sen antog jag enligt ovan att den näst största energiskillnaden var den mellan nivå 1&2, och den minsta mellan 2&3. Enligt facit så gick det också att byta plats på dessa så den minsta energiskillnaden var den mellan nivå 1&2. Går det verkligen?
/Arvid B, Holavedsgymnasiet, Tranås

Svar:
Arvid! För väte och vätelika joner (joner med en elektron) är det du säger sant. För atomer med fler än en elektron är det emellertid lite krångligare. Redan för Li med tre elektroner (se nedanstående bild från länk 1) är det lite mer komplicerat. För Li ser vi t.ex. att avståndet mellan 3d och 2p är större än avståndet mellan 2p och 1s. För mer komplicerade elektronstrukturer blir nivådiagrammet och de observerade övergångarna ännu mer komplexa.

När det gäller att bestämma ordningen på en kaskad av fotoner måste man ofta ta till annan information. Dels kan man - till skillnad från i kärnfysiken - beräkna energinivåer med ganska stor säkerhet och noggrannhet. Dels kan man ibland få en antydan för ordningen från intensiteten - en lägre liggande övergång har i allmänhet högre intensitet.



/Peter E

Nyckelord: spektrum [11];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/HBASE/atomic/grotrian.html

*

Ljud-Ljus-Vågor [15042]

Fråga:
Varför syns inte alla linjer i emissionsspektrum i ett absorptionsspektrum?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
När ljus passerar genom vätgas vid rumstemperatur kan absorptionslinjer som motsvarar Lymanserien observeras? Varför syns inte de andra serierna? Vad spelar rumstemperaturen för roll? Borde det inte vara de andra serierna som syns, med tanke på att Lymanserien omfattar energisprång ner till grundtillståndet, vilket ger ultraviolett ljus som inte är synligt?
/Petra L, Södra Latin, Stockholm

Svar:
En absorptionslinje uppkommer när en foton träffar en atom och lyfter upp (exiterar) en elektron till ett högre liggande tillstånd. En emissionslinje uppkommer när elektronen hoppar tillbaka till ett lägre tillstånd. Se fråga 176 för en förklaring hur emissions- och absorptionsspekta uppkommer. Vad som inte framkommer där är att inte alla emissionslinjer förekommer i absorptionsspektrum. Om den absorberande gasen är kall, så ser man bara övergångar från grundtillståndet, a och b i nedanstående bild. Detta för att alla atomer befinner sig i grundtillståndet. I emissionsspektrum, däremot, ser man alla tre övergångarna a, b och c.

Lymanserien är den serie i vätespektrum som slutar i grundtillståndet, och eftersom alla atomer vid rumstemperatur befinner sig i grundtillståndet ser man bara lymanserien i absorption. Om temperaturen är betydligt högre kan en del av atomerna tillfälligtvis befinna sig i tillstånd ovanför grundtillståndet. Man kan då (som i solens spektrum) se även andra serier, t.ex. balmerserien, i absorption, se fråga 17723 .



/Peter E

Se även fråga 176

Nyckelord: spektrum [11]; #ljus [63];

*

Ljud-Ljus-Vågor [14613]

Fråga:
Jag håller på och utbildar mig till smed, och smider just nu eldstål. En fråga som jag ställt mig under arbetet med eldstålen är vilken metall som ger varmast gnistor. När jag slipar på stål i bandslipen så ger olika stål olikfärgade gnistor och jag har antagit att ju ljusare gnistor - desto varmare gnistor. Problemet är att olika legeringar ger olika färg på gnistorna och jag är osäker om mitt antagande ovan stämmer. Frågan till er är om det verkligen är så att färgen på gnistorna helt enkelt ger ett rättvist svar på temperaturen?
/Magnus M

Svar:
Magnus! Du har rätt i din misstanke att det inte är temperaturen som bestämmer färgen hos gnistorna. Olika legeringar innehåller olika ämnen. När atomerna förångas under hög temperatur kommer de att exciteras till högre tillstånd genom kollisioner. Dessa exciterade tillstånd sönderfaller sedan tillbaka grundtillståndet genom att sända ut ljus med en för atomslaget karakteristisk våglängd.

Detta används för att få vackra färger på fyrverkerier: natriumsalter ger gul färg, koppar blå, strontium röd och barium grön. Se vidare Fyrverkeri#Ingredienser_i_fyrverkerier och länk 1.

Ett temperaturstrålande gult objekt skulle ha en temperatur på c:a 6000 grader (som solens yta). Detta är uppenbarligen mycket högre temperatur än vad man har i en gnista!
/Peter E

Se även fråga 12409

Nyckelord: spektrum [11]; temperaturstrålning [21]; #ljus [63];

1 http://webmineral.com/help/FlameTest.shtml#.VNndQpV0zIU

*

Ljud-Ljus-Vågor [12816]

Fråga:
Hej! Vi skall jobba med optik de närmsta veckorna. Som en introduktion tänkte vi visa att vitt ljus kan delas upp i färger. Hur skall vi montera vårt materiel så att vi får ett stort och fint spektrum , tex på väggen. Alltså ett "recept" på hur vi skall montera linser etc. för att få det så bra som möjligt. Tack på förhand.
/Andreas H, Kärralund, Göteborg

Svar:
Andreas! En aspekt som gör fysik så roligt är just den enorma möjlighet som finns att även med enkla medel göra egna försök och därmed kunna illustrera och undersöka olika fysikaliska grundprinciper och sammanhang. Det är naturligtvis viktigt att demonstrationer blir "så bra som möjligt", men håller du inte med om att själva arbetet med att - som i ditt fall - åstadkomma ett fint spektrum på väggen är en del i ditt och dina kamraters egna lärande om optik?

Vi föreslår att du och dina kamrater försöker er på att repetera Newtons prismexperiment - läs mer om principerna bakom detta under länk 1. Ni behöver en "vit" ljuskälla, minst en smal spalt och två prismor. Börja med att montera alla delar så att de har samma höjd över bordet, och ta sedan ett steg i taget och pröva ut vilket avstånd till er "projektionsyta" (väggen) som blir bäst när ni har först ett prisma i ljusstrålen - ljuset böjs ju av, så det får ni ta hänsyn till! Introducera sedan ytterligare ett prisma och se hur ljuset "böjs ihop igen".

Jag tror ni kommer att märka att det är både intressantare och roligare att själva "leka fram" de bästa försöksbetingelserna, än att slaviskt följa instruktioner från andra om avstånd etc. Genom att arbeta på detta sätt kommer ni mycket närmare hur "riktig forskning" går till än ni kanske anar!


Nyckelord: prisma [1]; spektrum [11];

1 http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/scienceopticsu/newton/

*

Universum-Solen-Planeterna [12637]

Fråga:
Hur vet man vilka ämnen solen består av?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hur vet man vilka ämnen som solen består av? Vad har man använt för metoder för att ta reda på det? Tack på förhand.
/Louise F, Gamlestadsskolan, Göteborg

Svar:
Louise! Man kan ta reda på vilka grundämnen som finns i solen och i andra stjärnor genom att analysera ljusets spektrum (se fråga 176). Alla grundämnen absorberar ljus vid specifika våglängder - detta har vi kommit fram till genom att studera ämnenas egenskaper i laboratorier här på jorden.

Om vi nu tittar efter absorptionslinjer i stjärnljusets spektrum kan vi identifiera vilka ämnen som finns i solen och i andra stjärnor, och också bestämma deras relativa mängder. Se nedanstående bild.

Det visar sig att solen består av minst 67 olika grundämnen, men två av dessa dominerar helt: väte (71.0% av massan) och helium (27.1%). Läs mer om solens sammansättning under Länk 1 och 2.

Alla stärnor innehåller mest väte och helium och halten tyngre grundänen varierar beroende på stjärnans ålder - unga stjärnor innehåller i medeltal mer tyngre ämnen än äldre.

Fundera på: vad finns det för möjliga felkällor när man använder absorptionsspektroskopi för att studera föremål som ligger väldigt långt bort från jorden?



/Margareta H/lpe

Se även fråga 176

Nyckelord: spektrum [11];

1 http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/961112a.html
2 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/tables/suncomp.html

*

Ljud-Ljus-Vågor [12409]

Fråga:
Varför är solen gul när den är mycket varmare än en gaslåga som är blå?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Varför är solen gul när den är mycket varmare än en gaslåga som är blå? Blått är ju varmare än gult? Har det med att göra hur långt elektronerna hoppar?
/Catharina R, Sollentuna musikklasser, Sollentuna

Svar:
Bra fråga Catharina!

Solens "yta" (fotosfären) sänder ut temperaturstrålning, dvs elektromagnetisk strålning som utsänds från varje kropp med temperatur över absoluta nollpunkten. Maximum för denna fördelning ligger i gult för solytans temperatur, c:a 6000 grader. Temperaturstrålningen för en s.k. absolut svart kropp (en kropp som absorberar all strålning som kommer in) beror bara på temperaturen, inte sammansättningen. Spektrum för temperaturstrålningen visas nedan för några temperaturer; figuren kommer från Radiation Laws .

Genom att mäta upp vid vilken våglängd maximum ligger, kan man bestämma temperaturen hos en kropp. Det är så man bestämt solytans temperatur till c:a 6000oC.

En gaslåga sänder ut ett linjespektrum, dvs ett spektrum som består av spektrallinjer. Vilka linjer som utsänds beror på atomernas egenskaper. Så färgen på gaslågan beror på atomernas energinivåer.

Försök: tänd en bunsenlåga och justera den så den är blå. Kasta lite koksalt i lågan. Vad händer? Effekten beror på natriumet i NaCl.

Se vidare temperaturstrålning och linjespektrum i Nationalencyklopedin . Temperaturstrålning (även kallad svartkroppsstrålning, ett begrepp som är förvirrande) behandlas även i Svartkropp .



/Peter E

Nyckelord: spektrum [11]; Plancks strålningslag [5]; temperaturstrålning [21]; #ljus [63];

*

Ljud-Ljus-Vågor [176]

Fråga:
Hur uppkommer ett absorptionsspektrum?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Beskriv olika typer av spektrum såsom band-, linje-, absorbtions-, emissions- och röntgenspektrum.
/

Svar:
Ljuset som kommer från atomer, molekyler eller atomkärnor är "budbärare" som för med sig information om dessa mycket små kroppar som vi inte kan observera direkt. Ljus utsänds från dessa mikroskopiska kroppar när de "gör sig av" med energi.

Ett spektrum får man när man delar upp ljuset efter våglängd eller frekvens. Ett kontinuerligt spektrum innehåller ljus av alla våglängder (t.ex. temperaturspektrum). Ett diskret spektrum består av ett ändligt antal ljusa linjer (t.ex. emissionsspektrum).

Bandspektra är typiskt för molekyler och beror på att molekyler kan både vibrera och rotera, se bilden nedan.

Tydliga linjespektra kommer från atomer. Dessa som alltid är sfäriska kan varken rotera eller vibrera. Det enda sättet för en atom att ha extra energi är att elektronerna får högre energi.

I emissionsspektra ser man ljusa linjer medan man i absorptionsspektra skickar vitt ljus genom ett prov. Man ser då mörka linjer. Se nedanstående bild. Det kontinuerliga spektrat till vänster (riktning 1) kallas temperaturspektrum (se temperaturstrålning ) eftersom utseendet endast beror av den utsändande kroppens temperatur. Om man tittar på lampans temperaturspektrum genom ett gasmoln, så kommer vissa våglängder att absorberas. Vi får ett absorptionsspektrum (riktning 3). Om man i stället tittar på gasmolnet från sidan, så kommer man att se ljusa linjer - ett emissionsspektrum (riktning 2). För ett visst gasmoln är våglängderna för linjerna samma i emission som absorption förutom att vissa linjer ibland saknas i absorptionsspektrat, se fråga 15042 .

Man kan fråga sig varför man får mörka linjer i riktning 3 när de våglängder som absorberas i gasmolnet sänds ut igen. Anledningen är att de sänds ut i alla riktningar (t.ex. i riktning 2), så det kommer färre fotoner av de absorberade/utsända våglängderna i riktning 3.

Röntgenspektra har mycket kortare våglängd än synligt ljus. Dessa spektra består av två komponeneter: dels kontinuerligt, dels ett karakteristiskt spektrum.

Studera: Studera olika spektra från gasurladdningslampor med hjälp av spektroskop. För att se absorptionsspektrum kan Du på motsvarande sätt studera solljuset.



/Gunnar O/Peter E

Nyckelord: spektrum [11]; temperaturstrålning [21]; #ljus [63];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [2386]

Fråga:
Jag har följande frågor att ställa. 1 Var kan man på internet hitta uppgifter om grundämnens linjespektrum i exakta siffror. 2 Är man verkligen säker på att väteatomens energinivåer ligger på Wn=13,6: n2 eV. Eller finns det utrymme för andra teorier? 3 Har man bestämt väteatomens radie matematiskt eller experimentellt? Var kan man läsa om dessa bestämningar? 4 Man förklarar ju linjespektrum med att fotoner hoppar mellan olika energinivåer. Men om energin är konstant , vad finns det då att hoppa emellan? 5 Uppträder antal linjer i ett linjespektrum i förhållande till temperaturen? Isåfall vid vilken temperatur uppträder resp linje eller våglängd? 6 Uppvisar atomer i rumstemperatur någon form av strålning?
/Anders K, Sollefteå

Svar:
1. Det bästa stället att hitta information om grundämnenas linjespektrum är NIST (National Institutet of Standard and Technology) databas i USA: ATOMIC SPECTRA DATABASES .

2. Verkligheten är mycket mera komplicerad. Det du beskriver med din formel är grovstrukturen hos väte - de verkliga energierna beror också på elektronens spinn och rörelsemängdsmoment. Grundtillståndet i väte är bestämt till nästan godtycklig noggrannhet, teoretiskt, och experimentellt åtminstone till åtta siffrors noggrannhet.

3. Radien på en atom är egentligen inte väldefinierad, utan beror på hur man mäter den. Vid kollisionsförsök kan man se på träffytan en storhet som motsvarar radien. Om man definierar storleken hos väteatomen, som att den motsvarar den mest sannolika radien hos elektronens bana, så är den teoretiskt mycket väl bestämd - till godtycklig noggrannhet!

4. Energinivåerna hos väteatomen är inte stabila (utom det lägsta - grundtillståndet), utan övergångar sker spontant mellan dem. Det konstanta hos energinivåerna är deras värden. Jämför med att läget på Lund och Sollefteå är konstant, men man kan fortfarande förflytta sig emellan dem.

5. Olika tillstånd hos atomen, även väte, lever olika länge. En väteatom i vätgas utsätts för kollisioner med andra atomer hela tiden. En spektrallinje från en viss nivå kan bara observeras om fotonen utsänds tillräckligt snabbt, innan väteatomen kolliderar med en annan väteatom. Antalet kollisioner beror på temperaturen och därför beror linjernas uppkomst på den. De beror också på densiteten hos gasen. Faktum är att relativa intensiteter hos linjer är ett sätt att mäta densitet och temperatur i Universum - vi kan ju inte åka till en avlägsen nebulosa och mäta. Spektrums utseende skvallrar om förhållandena inuti nebulosan.

6. Ja, de kan stråla i mycket långvågigt "ljus". Väte sänder ut 21 cm strålning genom att byta riktning på sitt kärnspinn - det händer till och med i den kalla världsrymden!
/Tomas Brage

Nyckelord: spektrum [11];

*

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 7180 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-23 11:27:37.


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
.