Svar:
Anders! Det låter som en riktigt dålig idé! Visserligen är svavelhexafluoriden inte giftig, men det är en mycket tung gas, och det är risk att så mycket stannar kvar i lungorna att man kan få skador och t.o.m. kvävas!

Principen bakom det faktum att man får mörkare röst är densamma, fast tvärtom, som när man andas in helium och får en ljusare röst (Kalle Anka röst), se fråga [10178]. Helium är mindre farligt eftersom det är lättare än luft. Normalt (om du inte står på huvudet) strävar alltså heliumet att komma ut ur lungorna.

Tillägg 19/11/08:

Nedan finns en kul demonstration av hur tungt svavelhexafluorid är. Enda invändningen mot det första experimentet är att svavelhexafluorid är en oerhört potent växthusgas, så att släppa ut en massa SF₆ är inte bra för miljön! På slutet andas man in SF₆, och det är klart att det tag lång tid för gasen att försvinna! Farligt alltså!

Tack Marcus Erhagen för länktipset!


/Peter E 2008-11-15

Svar:
Louise! Skönhet ligger i betraktarens öga :-). Jag tror inte det har så mycket att göra med vilka våglängder ljuskällan sänder ut - för ögat är det inte så stor skillnad på de ljuskällor du nämner. Jag tror att det är viktigare att ljuskällan är liten (nära punktformig) och inte diffus (utbredd). Om du t.ex. har ett stearinljus som källa får du en massa spegelbilder av ljuslågan i diamanten. Det ser mycket vackrare ut är spegelbilden av t.ex. ett lysrör.

En del av ljuset kommer även till ögat efter att ha passerat genom delar av diamanten och därmed delats upp i olika färger som ett spektrum. Om ljuskällan är stor kommer spektrum att bli otydligt (de olika färgerna överlappar och ger intryck av vitt ljus). Det är därför man har en smal ingångsspalt i en spektrograf.

Se även fråga [14331].
/Peter E 2009-01-09

Svar:
Allan! Först måste vi fundera på vad är färg? Det är en benämning vi hittat på för synintryck från ljus av olika våglängder. Färg har alltså att göra med hur ögat skiljer på olika våglängder. I det mänskliga ögat finns det tre typer av färgkänsliga receptorer, s.k. tappar. Känsligheten för dessa framgår av figuren i fråga 13824 nedan. Vi har alltså en typ av tappar som i huvudsak är känslig för rött (som vi kallar r), en som är känslig för grönt (g) och en för blått (b). Det är då balansen mellan stimuleringen av r, g och b som avgör vilken färg vi uppfattar.

Det är ingen tillfällighet att tapparna är känsliga för just dessa våglängder: de ligger omkring maximum intensitet i solens spektrum och de absorberas inte av atmosfären. Tappar känsliga för helt andra våglängder skulle vara utan värde, så de skulle inte ha utvecklats.

Med tre olika sortes receptorer finns det många möjliga kombinationer, så därför finns många färger. Sedan är det ganska godtyckligt hur många färger vi givit namn (mörkvitt förekommer t.ex. bara i Bengt Grives konståkningsreferat). Men om vi bara haft två typer av tappar, så hade vi uppfattat färre färger, se Color_blindness och bilden nedan från Wikimedia Commons. I är hur en person med normalt färgseende uppfattar den amerikanska flaggan. Om r-tapparna fattas ser flaggan ut som II, dvs utan den röda färgen. Om man bara har en sorts fungerande tappar uppfattar man bara en gråskala som flaggan V.

Se vidare färg/färgseende, länk 1 nedan, Färgseende och Color_vision. I fråga [5381] finns lite om färgblindhet.

/Peter E 2009-04-27

Svar:
1 Det finns i princip två sätt att åstadkomma vitt ljus med en lysdiod (LED).

a Antingen har man en LED för varje grundfärg (röd, grön, blå), se nedan. Om man blandar ljuset från dessa får man vad som av ögat uppfattas som vitt ljus (se färg/färgseende). Detta är samma teknik som man använder sig av i en TV. Spektrum är en topp vid vardera rött, grönt och blått, alltså ingalunda kontinuerligt.

b Eller så har man en blå (eller UV) LED och fluorescerande material. Man får då en kontinuerlig våglängdsfördelning som visas i figuren i fråga [12571]. Våglängdsfördelningen är ingalunda den normala från temperaturstrålning (solen, glödlampor), se fråga [12564].

2 Jag tror inte det finns någon forskning om inverkan från LED-ljus. Typ a bör knappast vara farlig, och så höga frekvenser uppfattas inte av ögat (för en bildskärm anses 100 Hz ge stadigt ljus). Men är det skadligt? Det vet man inte säkert. Typ b kan vara skadliga om alltför mycket av UV-ljuset kommer ut.

3 Vet jag i varje fall ingenting om. När LED blir vanligare kommer det säkert fram larm som det gjort om farligheten hos bildskärmar, mobiltelefoner, fält från kraftledningar mm. Jag har en känsla av att vi börjar använda nya uppfinningar, och i en del fall när de visar sig skadliga (t.ex. röntgen och radioaktivitet) så inför vi restriktioner i efterhand. Om varje tillverkare absolut säkert skulle kunna bevisa att hans produkt är säker, så skulle vi inte få några nya produkter. Men farlig som en stark laser med koherent ljus (samlat även på stora avstånd) är den säkert inte. Man skall ju kunna använda den för belysning och displayer!

Se vidare bra artiklar med fler länkar i Wikipedia: Light-emitting_diode och LED_lamp. Lysdiod är på svenska, men inte lika bra.

/Peter E 2009-05-05

Svar:
Linnea! Frågan du refererar till är 4540 nedan.

Svenska Akademins Ordlista är utmärkt för att kontrollera stavningen på ord, men för korrekta definitioner är Nationalencyklopedin och Svenska Akademins Ordbok (SAOB, länk 1) mycket bättre. SAOB säger om Teleskop:

1) i sht astron . optiskt instrument (se d. o. 1 a ) (bestående av i varandra hopskjutbara delar) med starkt förstorande objektivlins(er) l. spegelobjektiv o. avsett för observation av mycket avlägset beläget l. belägna föremål, särsk. för astronomisk observation;

Lite kryptisk förkortningssvenska, men oftast den mest pålitliga definitionen av ord. SAOB innehåller även exempel på hur orden använts genom tiden.

Det är alltså konstruktionen och inte användningen som definierar ett teleskop. Man kan använda teleskop även för fågelskådning och att titta på båtar på havet.

Sedan är det sant att Galileo konstruerade en egen variant av teleskopet (se Refracting_telescopeGalileo's_telescope) med en positiv lins som objektiv (mot objektet) och en negativ lins som okular (nära ögat). Fördelen var att man såg bilden rättvänd. Nackdelen var att synfältet blev litet. Galileos konstruktion används mycket lite i dag, i stort sett bara i billiga s.k. teaterkikare.

Galileos största insats var att använda teleskopet för att studera solen, månen, planeterna och stjärnor och från dessa observationer dra förvånansvärt korrekta slutsatser.
/Peter E 2009-05-22

Svar:
Sara! Det finns enkla metoder och det finns mer avancerade som ger bättre resultat.

Enklast är att använda samma metod som när man tajmar Usain_Bolt: Starta ett tidtagarur, låt honom springa en uppmätt sträcka och stoppa klockan. Sträckan/tiden är då hastigheten.

Allt du behöver är en vän, ett tidtagarur och en planka. Skicka iväg din vän med plankan åtminstone 300 m bort. Din vän slår plankan i en sten. När du ser plankan träffa stenen startar du uret. När du hör ljudet stoppar du uret. Läs av och skriv ner tiden. Upprepa försöket 10 gånger och beräkna medelvärdet. Mät upp avståndet från dig till din vän så noggrant som möjligt. Om du är hyggligt bra på att använda tidtagaruret bör du kunna få ett värde inom 10% dvs 340+/-40 m/s.

Om man vill ha bättre resultat får man använda lite utrustning. Ställ upp två mikrofoner på någon meters avstånd från varandra. Mät noggrannt upp avståndet mellan mikrofonerna. Ställ dig i förlängningen av linjen mellan mikrofonerna och stick hål på en ballong. Mät avståndet i tid mellan pulserna i mikrofonerna, t.ex. med ett kalibrerat oscilloskop. Ljudhastigheten är då sträckan/tiden. Se länk 1 för mer detaljerade instruktioner.

Ett bra sätt är att med hjälp av Kundts rör mäta våglängden, se länk 2 för en detaljerad beskrivning. Svenska Wikipedia (Kundts_rör) beskriver det så här:

Kundts rör är en anordning för att studera ljudvågor uppfunnen vid mitten av 1860-talet av den tyske fysikern August Kundt (1829 — 1894). Anordningen (se nedanstående figur) består av ett genomskinligt horisontellt placerat glasrör, ett par meter långt och några centimeter i diameter. Rörets ena ände är tilltäppt, och framför den andra änden placeras en ljudkälla med konstant frekvens, numera en högtalare, men på Kundts tid användes musikinstrument. I röret har små lätta partiklar av något slag spritts ut längs bottnen, till exempel korksmulor eller frön av något slag. Vid de frekvenser då en stående våg bildas kommer partiklarna att samlas i trycknoderna. Därmed kan ljudets våglängd mätas. Mellan två närliggande noder är det en halv våglängd.

Om man skapar ljudet med en kalibrerad tongenerator kan man även bestämma frekvensen. Sedan beräknar man ljudhastigheten från

ljudhastigheten = frekvensenvåglängden

Ett par enkla metoder beskrivs i Enkla experiment - ljudets hastighet.

Se vidare Speed_of_soundExperimental_methods och Kundt's_tube.

/Peter E 2009-10-06

Svar:
Maria! Mycket bra fråga! Den orsakade oss en hel del huvudbry :-)! Problemet är lite besläktat med kromatisk aberration (Chromatic_aberration) vilket är ett bildfel hos en lins. Först kan man konstatera att du om du tittar ut vinkelrätt mot rutan, så händer inget. Ljuset går rakt igenom. Om du däremot tittar i en vinkel på säg 45^o så finns det en liten effekt.

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_refractionDispersion_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 45^o) 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 = 5tan(a)

Vi får alltså för blått ljus

x = 5tan(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 0.022sin(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.

/Peter E 2009-10-08

Svar:
Kajsa! Man lokaliserar ljud genom att man uppfattar tidsskillnaden eller amplitudskillnaden (ljudnivån) mellan signalen till vänster och höger öra. Maximala vägskillnaden för ljud rakt från sidan är för en människa ungefär 0.15 m, ljudhastigheten i luft är 340 m/s, vilket ger en tidsskillnad på 0.15/340 = 0.44 millisekunder. Det är alltså mycket små tidsskillnader man skall kunna detektera för att få riktningsinformation. Bra riktningsinformation kräver god hörsel på båda öronen.

I vatten har man inte alls lika bra riktningskänslighet av två skäl:

1 Som framgår av fråga [13879] är ljudhastigheten i 25-gradigt vatten c:a 1500 m/s vilket är nära 5 gånger högre än hastigheten i luft. Tidskillnaden mellan öronen blir då 5 gånger mindre, vilket påverkar precisionen.

2 Ljudsignalen i vatten går inte som i luft huvudsakligen in i ytterörat och vidare in i innerörat, utan genom att ben i huvudet sätts i vibration. Man har således en mycket mer utspridd källa, vilket ger sämre precision.

Referenser: Hearing_(sense) och Sound_localization, den senare mycket bra men på en ganska avancerad nivå.
/Peter E 2009-11-30

Svar:
Efter lite problem att identifiera spegelsystemet (tack Carina och Thomas!) har jag slutligen hittat tillräckligt bra dokumentation för att kunna beskriva hur det fungerar. Spegelsystemet heter heter 'Mirage® 3D Hologram Maker' eller 'Mirascope'. De flesta sajter man hittar med en Google-sökning är bara försäljning av Miragen och ingen förklaring. Länk 1 var emellertid bättre med en ganska detaljerad beskrivning. Där fanns även en YouTube-video som visar hur det ser ut (klicka på högerpilen för att starta):



Här är en demo för en skolklass som en del av en optiklektion. Videon visar bland annat hur man kan belysa den reella bilden med en ficklampa:



Lite mer sökande gav länk 2, som verkligen beskriver hur det fungerar. Bilderna nedan kommer från denna sida.

För det första så är det inte ett riktigt hologram - det ser bara ut som ett hologram. Ett hologram bygger på interferens med (normalt) en laserstråle. Denna konstruktion innehåller bara två paraboliska konkava speglar vända mot varandra.

Låt oss börja med att diskutera reella och virtuella bilder. Om man riktar ett vanligt teleskop med en positiv lins mot ett föremål (figur a nedan) och tittar på fokalplanet från sidan så ser man ingenting eftersom synfältet i kikaren är mycket begränsat. Den reella bilden i fokalplanet kan endast betraktas från en riktning rakt motsatt riktningen mot objektivet. Detta är var okularet normalt finns.

En vanlig spegel (figur b) ger en bild belägen bakom spegeln dit inga ljusstrålar når. Detta kallas för en virtuell bild. Bilden ser ut att komma från bakom spegeln, men där finns (eftersom det inte finns några ljusstrålar där) inget som kan fångas upp på en skärm.

Figur c visar hur en parabolisk spegel fungerar. Ljus från fokalpunkten kommer att gå ut som ett parallellt knippe i optiska axelns (parabelns storaxel, spegelns symmetriaxel) riktning. Omvänt så kommer ljus som infaller parallellt med optiska axeln (från ett avlägset föremål) att samlas i fokalpunkten.

Figur d visar hur Mirage är konstruerad. Den nedre spegeln (A) har sitt fokus nära den övre spegelns (Bs) plan. Fokus för B ligger på samma sätt i As plan.

Man kan nu förstå strålgången i figur e. En stråle från t.ex. knorren kommer ju nästan från fokalpunken för spegel B, och kommer alltså att speglas så att den kommer parallellt med optiska axeln. Den kommer sedan att speglas av spegel A mot dess fokus. Ljusstrålar i olika riktningar kommer att bygga upp en fullständig reell bild av föremålet nära f_A. Det ser alltså ut som om grisen är i punkten f_A och inte i punkten f_B. Enda skillnaden är att den avbildade grisen är roterad 180 grader i horisontalplanet.

Observera att föremålet i f_B är skymt av spegeln B eftersom man tittar från sidan. Uppifrån ser man ingen bild, men man ser föremålet.

Varför ser man bilden från sidan i Mirage men inte i fallet med den positiva linsen i figur a? I fallet Mirage är synfältet mycket stort, så bilden blir till en fullständig en 3d-kopia av objektet som kan betraktas från alla riktningar. För den positiva linsen är synfältet som sagt mycket begränsat, så det finns inga ljusstrålar som går ut åt sidorna.

Hur var det med belysningen av bilden i den andra videon? Även en reell bild på den lilla grisen är, som man märker om man petar på den, immateriell. Hur kan den då reflektera ljus från ficklampan? Det kan den naturligtvis inte, utan det är så att ljuset från lampan går samma men omvända vägen som ljuset från föremålet. Det är alltså föremålet som belyses, men via två reflektioner i först den nedre och sedan den övre spegeln.

Mirage-principen är inte bara en kul grej, utan konstruktionen används som aberationskorrigerare i teleskop och kallas då av uppenbar anledning 'clam-shell corrector'. I dessa fall är givetvis även den nedre spegeln försedd med hål.

Lite mer om Mirage finns i Wikipedia-artikeln Parabolic_reflectorApplications. Här är historien bakom Mirage (från www.grand-illusions.com):

Mirage was originally discovered over 30 years ago, when a member of staff at the University of California at Santa Barbara was cleaning around a stack of searchlight reflectors (which are parabolic reflectors of course!) when he noticed that he was trying to clean off some 'dust' that turned out not to actually be there! He showed this to one of the physics professors, and the two of them started making a commercial product, based around the phenomenon that they had accidentally discovered.

Tack Mette och Sven från Astronomi för värdefull input om spegelsystem!

/Peter E 2009-12-06

Svar:
Annika! Jag tror du blivit utsatt för ett skämt! Om det finns så mycket mikrovågor utanför ugnen att ett lysrör tänds, så är det mycket illa!

Mikovågorna hålls innne i ugnen genom att den är konstruerad som en faradaybur (se fråga [8879])
- solid metallplåt inne i ugnen och ett finmaskigt metallnät på luckan. Maskorna är betydligt mindre än mikrovågornas våglängd, så dessa kan inte slippa ut. Enda möjligheten är att dörren eller nätet skadats, men det kan man lätt se. Man behöver alltså inte testa om ungen läcker mikrovågor. Om man vill mäta strålningen (t.ex. för att testa en ny konstruktion) bör man ha mycket bättre mätapparatur än ett lysrör.

Se fråga [16041] om vad som händer med mikrovågsugnar när de blir gamla. Se mer om mikrovågsugnar: mikrovågsugn, länk 1 från strålsäkerhetsmyndigheten och länk 2.

Se fråga [3969] om hur effektiv faradayburen i en mikrovågsugn är.

Hur man kontrollerar effekten hos en mikrovågsugn

När mikrovågsugnen blir gammal blir magnetronen som genererar mikrovågorna mindre effektiv, och det tar längre tid att värma maten. Så här kan du kontrollera hur effektiv din mikrovågsugn är. Du behöver bara en skål (glas eller keramik) med 1 liter kallt vatten och en hyggligt exakt termometer.

Mät temperaturen på vattnet. Säg att vattnet är 20^oC. Kör ugnen 1 minut. Mät vattentemperaturen igen. Säg att vattnet nu är 30^oC. Sedan får vi räkna lite för att få fram effekten. Energin som krävs för att värma vattnet DT K är:

W = mcDT

där m är massan och c är vattnets specifika värmekapacitet 4180 J/(kg K).

Om vi kör mikron under tiden t får vi effekten

P = W/t = mcDT/t

1 liter vatten väger 1 kg, så effekten blir

P = 4180DT/t

Om vi körde mikron 1 minut och temperaturskillnaden var 10 K (eftersom vi har att göra med temperaturskillnader kan vi använda Celsius eller Kelvin) blir effekten

P = 418010/60 = 697 W

Om temperaturdifferensen blir liten bör man öka tiden t för att få bättre noggrannhet.

Den uppmätta effekten jämförs sedan med den nominella effekten enligt bruksanvisningen. Man kan även mäta in-effekten direkt med en wattmeter (se Watt_meter, bilden nedan). Om effekten är betydligt lägre än vad den skall vara är mikrovågsugnen skadad.

Om ovanstående är för krångligt kan man om man har en "standardportion", t.ex. ett fruset halvt franskbröd, helt enkelt se om upptiningen tar längre tid än vanligt.

/Peter E 2010-02-05