Fysik - ljus

Sammanfattning kap 8: Optik


8.1 Ljusets utbredning och reflektion

Det finns plana, konkava och konvexa speglar. De bilder som de olika speglarna ger ser olika ut.

  • Att vi kan se föremål beror på att de reflekterar ljus som de träffas av. En del av det reflekterade ljuset når våra ögon.

  • I vakuum är ljusets hastighet 300 000 km/s. I luft är hastigheten nästan lika stor.

  • Ljuset rör sig rätlinjigt som strålar.

  • En ljusstråle som träffar en plan spegel reflekteras så att reflektionsvinkeln blir lika stor som infallsvinkeln.

  • En plan spegel ger en bild som är lika stor som det avbildade föremålet. Men bilden blir spegelvänd.

  • Parallella strålar som träffar en konkav spegel reflekteras så att de skär varandra i brännpunkten. Det utnyttjas bland annat i solugnar och parabolantenner.

  • Parallella strålar som träffar en konvex spegel sprids efter reflektionen.

  • Både konvexa och konkava speglar har en brännpunkt. Avståndet mellan spegel och brännpunkt kallas brännvidd.

  • En konvex spegel ger alltid en förminskad bild. En konkav spegel ger nästan alltid en förstorad bild.


8.2 Ljusets brytning

En ljusstråle ändrar riktning när den går från ett ämne till ett annat. Man säger att ljuset bryts. Anledningen till att ljuset bryts är att det har olika hastighet i olika ämnen.

  • En ljusstråle som går från ett tunnare ämne till ett tätare ämne (t ex från luft till vatten) bryts mot normalen.

    Begrepp

    Förklaring

    ljuskälla 


    Ett föremål som ger ifrån sig ljus, till

    exempel ett brinnande stearinljus eller

    solen.

    synligt ljus

    Ljus mellan våglängderna 400-800 nanometer.

    reflektera

    När ljus studsar på ett föremål.

    diffus reflektion

    Är när ljusstrålarna reflekteras i alla möjliga riktningar och den återkastade bilden blir diffus

    reflektion

    När ljus återkastas från en yta

    infallsvinkel 

    Vinkeln som bildas mellan den infallande ljusstrålen och normalen.

    reflektionsvinkel 

    Vinkeln som bildas mellan den

    reflekterade strålen och normalen.

    plan spegel En vanlig spegel är en plan spegel.

    normal

    En linje som är vinkelrät mot den yta, till

    exempel en spegel, i den punkt där en

    ljusstråle träffar.

    reflektionslagen 

    säger att vinkeln mellan den infallande ljusstrålen och spegeln är lika stor som den mellan den utgående ljusstrålen och spegeln (i = r )

    konkav spegel

    En spegel som buktar inåt. Förstorar bilden.


    För en betraktare (på vänster sida) framför en konkav spegel hamnar bilden (på höger sida) närmare än för en plan spegel, och man ser ut att bli större.

    konvex spegel 

    En spegel som buktar utåt. Förminskar bilden.

    För en betraktare (på vänster sida) framför en konvex spegel hamnar bilden (på höger sida) längre bort än för en plan spegel, och man ser ut att bli mindre.

    plan spegel

    Är en spegel med en yta där normalen i alla punkter pekar åt samma håll.


    För en betraktare ( på vänstra sidan) framför en plan spegel hamnar bilden på samma avstånd bakom spegeln och man ser lika stor ut.

    parallella

    ljusstrålar

    Ljusstrålar som färdas med konstant

    avstånd från varandra.

    brännpunkt eller
    fokus (F)

    Den punkt där ljusstrålar skär varandra,

    till exempel efter att de reflekterats i en

    konkav spegel.

    brännvidd

    Avståndet mellan spegeln eller linsen och brännpunkten (F)

    brytning

    Sker när en ljusstråle byter medium och då ändrar riktning pga att ljusets hastighet ändras

    brytningsindex

    är ett mått på hur hög ljusets hastighet är i vakuum jämfört med i ett material

    ljushastigheten (c)

    ca 300 000 kilometer per sekund i vakuum (och luft)

    brytningsvinkel

    Det är vinkeln mellan den brutna strålen

    och normalen.

    totalreflektion 

    När allt ljus reflekteras tillbaka blir det

    totalreflektion. Det kan till exempel ske

    när en ljusstråle går från vatten till luft.


    Totalreflektion används i fiberoptik.

    konvex lins 

    samlingslins

    positiv lins

    konvergent lins

    En konvex lins samlar inkommande strålar i fokus efter linsen.


    Förstorar t ex text.

    konkav lins 

    spridningslins

    negativ lins

    divergent lins

    En konkav lins sprider inkommande

    strålar. Fokus hamnar framför linsen.


    Förminskar t ex text.

    fiberoptik 

    Ett system för överföring av data genom

    optiska fibrer, modernt bredband.


    Används när en läkare till exempel vill

    titta ner i magsäcken på en patient.

    foton

    Ljus kan betraktas som en ström av

    partiklar, dessa kallas fotoner.

    transversell

    vågrörelse


    Det är en vågrörelse som består av

    vågberg och vågdalar. Vågrörelsen sker både uppåt och nedåt samt framåt, dvs i flera riktningar.

    absorbera

    Absorbera betyder ”fångas in” eller ”tas

    upp”. Till exempel om vitt ljus träffar ett

    grönt föremål så absorberas alla färger

    utom den gröna av föremålet.

    regnbåge

    Ett ljusfenomen som uppstår när ljuset bryts i vattendroppar och ljuset delas upp i ett spektrum.

    spektrum

    När vitt ljus passerar delar upp sig i

    sju olika färger – ett spektrum.


    ROGGBIV: röd, orange, gul, grön, blå, indigo, violett

    opolariserat ljus

    Ljus som svänger i alla riktningar.


    På bilden till höger är bara 2 riktiningar utritade.

    polariserat ljus

    Ljus som svänger endast i en riktning.

    laser

    En speciell sorts elektromagnetisk

    vågrörelse med vågor av samma

    våglängd.

    elektromagnetisk

    strålning


    Ett gemensamt namn för dessa typer av strålning där alla har olika våglängder samt olika mycket energi.

    gammastrålning, röntgenstrålning, UV-ljus, synligt ljus, IR-ljus, mikrovågor, radiovågor