Svar:
Man kan använda dB, dB(A), dB(B), dB(C) och dB(D). Den första (dB)
anger det rent fysiska ljudtrycket 20 log (p/p_o), där
p_o = 20 mPa. Den andra (dB(A))
skalan är viktad med hänsyn till örats känslighet vid olika tonhöjder.
I nästan alla
sammanhang när man talar om dB är det faktiskt dB(A) man menar.
De övriga skalorna används i mera speciella sammanhang.
/KS 1999-11-29

Svar:
Fördubbling av avståndet innebär -6 dB. 10 gånger längre bort
innebär -20 dB. Frekvensen är en oberoende parameter,
men den kommer in om vi ska övergå till dB(A).
/KS 1999-11-29

Svar:
Därför att radiovågor går med ljusets hastighet. Om de hade haft ljudets
hastighet hade det tagit 6 dygn mellan fråga och svar, när man pratar
i satellittelefon.

Räkna ut: Hur lång tid blir det mellan fråga och svar i
satellittelefon? Avståndet till satelliten är 40000 km.
/KS 1999-11-29

Svar:
Kopplar du in den andra högtalaren, fördubblar du ljudeffekten.
Det innebär en ökning med 3 dB, alltså från 30 dB till 33 dB.
&34;Våghöjden&34; kallas också amplitud. Ljudeffekten är inte proportionell
mot amplituden utan mot amplituden i kvadrat.
/KS 2000-03-28

Svar:
dB(B) används knappast alls, så det kan man glömma. dB(C) används
impulsljud, skott och liknande. Man lägger här större vikt vid
låga frekvenser (dova toner). Vanligast är i alla fall dB(A).
/KS 1999-12-01

Svar:
Brytningsindex och därmed ljushastigheten beror på våglängden. Det är därför
vi får en färgad regnbåge. Om man snett ner tittar på en svart linje på
botten av en simbassäng, ser man att den är röd i överkanten, och blå
i nederkanten. Vatten har lägre brytningsindex för rött ljus än för blått.

Också i luft blir ljusbrytningen olika för olika våglängder. Tittar man
på en stjärna nära horisonten i stark förstoring, ser man att den är
blåaktig upptill och rödaktig nertill.
/KS 2000-04-05

Svar:
Einsteins antagande är att ljushastigheten är konstant i vacuum, oberoende av
hur man rör sig. Einsteins storhet var att han drog de strikta konsekvenserna
av detta ganska egendomliga antagande. Det ledde till den speciella
relativitetsteorin. Där är det inga problem med dopplereffekten.

Man kan också förklara det med att klockan ser ut att gå långsammare
i ett system med rödförskjutning. Du kan tänka dig ljusvågorna som
klockpulser.

Ska man diskutera röd- och blåförskjutning i gravitationsfält får man blanda in
den allmänna relativitetsteorin, som ju är en gravitationsteori.
/KS 2000-04-05

Svar:
Jo, din sista fundering är riktig. Man kan räkna på det som om det var
en skarp övergång. Brytningsindex för luft ges ungefär av:

n = 1.000278 + 0.00000107 (15 - t)

där t är temperaturen i ^oC.
Lufttrycket antas vara 101.3 kPa.
Dessa uppgifter är hämtade ur Kohlrausch: Praktische Physik.
Utgågspunkterna är följande:

1. Brytningsindex är 1.000278 vid 15 ^oC, våglängden = 540 nm.

2. n - 1 är proportionell mot densiteten
/KS 2000-04-05

Svar:
För gaser är det ganska enkelt, ljudhastigheten beror på molekylernas hastighet, som i sin tur beror på temperaturen och molekylvikt, se fråga [12639]. Ljudhastigheten beror alltså inte på t.ex. densiteten som för fasta ämnen och vätskor (se nedan). Anledningen till att gaser och fasta ämnen/vätskor beter sig så olika är att i en gas är molekylerna helt fria - de påverkar inte varandra med krafter som i fasta ämnen/vätskor.

I väte och helium (lätta gaser) är ljudhastigheten 1300 m/s och
900 m/s repektive. Jämför luft, 330 m/s.

I vätskor är det inte så enkelt, där kommer krafterna mellan molekylerna in.
Liksom för gaser ökar ljudhastigheten i de flesta vätskor med temperaturen.
Vatten är ett undantag.

I fasta ämnen är det mera komplicerat, där talar man om två olika
ljudhastigheter, för longitunell våg och för transversell våg.

Longitudinell = svängningsrörelser i färdriktningen.

Transversell = svängningsrörelser vinkelrätt mot färdriktningen.

Den longitudinella vågen tar sig fram ungefär
dubbelt så snabbt som den transversella. Också här spelar bindningarna
mellan atomerna en stor roll. I en hård metall som beryllium är de två
hastigheterna 13000 m/s och 9000 m/s. I en mjuk metall som bly är de
2200 m/s och 700 m/s. Här kommer också in att beryllium är en lätt atom, medan blyatomen är tung.

För vissa fasta och flytande ämnen ges (se länk 1) ljudhastigheten av

v = sqrt(E/r)

där E är elasticitetsmodulen och r är densiteten. Uttrycket stämmer t.ex. mycket bra för vatten. För fasta ämnen tillkommer dessutom komplikationen att ljudhastigheten är olika i olika riktningar.

Hur kan man förstå ovanstående uttryck åtminstone kvantitativt? Föreställ dig en löst spänd gitarrsträng. Den svänger med en låg frekvens f. Eftersom v = fl där l är våglängden (som för grundtonen är 2L där L är strängens längd), så blir utbredningshastigheten låg. Om vi spänner strängen hårdare blir f högre, l är detsamma, så v blir högre. Spänningen i strängen motsvarar elasticitetsmodulen E.

På motsvarande sätt motsvarar densiteten r massan hos stängen. Det vill säga att hög densitet gör svängningen långsammare (tänk på de olika tjocka men lika långa gitarrsrängarna).

För elastiska material med låg densitet (t.ex. järn) är alltså ljudhastigheten hög, medan den för icke elastiska material med hög densitet (bly) är låg. Se länk 2.

Se vidare Sound och Speed_of_sound.
/KS/lpe 2000-01-14

Svar:
Brytningslagarna innebär att strålgången blir densamma
om ljuset går åt ena eller andra hållet.
Det innebär att ljusbrytningsvinkeln måste vara symmetrisk
kring den punkt där infallsvinkeln är lika med utfallsvinkeln.
Här har vi alltså ett minimum eller ett maximum.
Varför det blir just ett minimum är inte så lätt att förklara i ord,
det får man räkna på.
/KS 2000-04-05