Tre demonstrationer... 1.”Skiftnyckel”-gem 2.Magneter i kopparrör 3.Gausskanon Bilda grupper 3-5 pers, välj en demontration, diskutera er fram till en så kort och enkel förklarting som möjligt (högst en minut!)

EN FYSIKALISK MINIATYR MED FETT-FRI MJÖLK Mats Braskén

Experimentuppställning

Varför ser man ljusstrålen? För att ljusstrålen skall synas från sidan, måste en del av ljuset spridas. Situationen kan jämföras med vattenvågor som träffar ett flöte.

Vad är ljusspridning? En elektromagnetisk våg växel- verkar med en atom, som om den vore en elektrisk dipol. Ljusets varierande elfält får den negativa laddningen i dipolen att svänga. En svängande dipol ger upphov till nya em-vågor. På detta sätt sprids den inkommande ljusvågen.

Ljusspridning från en dipol Den totala utstrålade effekten från en dipol är* där laddningens acceleration fås av Resultat: Det spridda ljuset är helt polariserat när   (Rayleigh 1871) *Härledningen antar att ljusets våglängd  är mycket större än dipolens storlek och att  

Rayleighspridning Ljusspridning från atomer, molekyler och större partiklar (bara de är avsevärt mindre än våglängden), kallas Rayleighspridning. Att den spridda effekten varierar med våglängden som   , innebär att dvs. de blå våglängderna sprids 4,4 gånger mer än de röda. Varför är mjölken inte violett? ÖGATS KÄNSLIGHET

Varför är vatten genomskinligt? Varför är inte vatten blått, eftersom vattenmolekylerna Rayleighsprider? Svaret är att vattenmolekylernas rörelse är ordnad; det finns alltid en vattenmolekyl en halv våglängd bort som gör att vi får destruktiv interferens*. Mjölkmolekylerna däremot är utspridda och deras rörelse oordnad, varför det inte alltid uppstår destruktiv interferens. *Alla rena vätskor, som inte absorberar ljus i det synliga området, är därför genom- skinliga liksom vatten (aceton, alkohol,…).

Varför är mjölk vit? När tätheten hos mjölk- molekylerna blir stor, sprids det inkommande ljuset flera gånger innan det når vårt öga. De blå våglängderna sprids visserligen oftare än de röda, men i genomsnitt når lika mycket av de blåa som de röda våglängderna vårt öga. Multipelspridningen gör att vi uppfattar mjölken som vit.

Blå himmel och röda solnedgångar Luftens molekyler Rayleighsprider solens ljus, varför himlen en klar dag är blå och och ljuset polariserat. När vi ser ljusstrålarna från den nergående solen, är det endast de långa, röda våglängderna kvar i solljuset. Mitt på dagen, nära horisonten, byts de blå tonerna i ett disigt vitt, eftersom ljuset som når oss har en lång väg och sprids flera gånger.

Att mäta atmosfärens tjocklek Man kan uppskatta atmosfärens (ekvivalenta) tjocklek på följande sätt: - Se på ett avlägset, mörkt föremål genom en nigrometer, vilken gör det lättare att se de svaga, blå tonerna i det spridda ljuset. - Håll en liten, på ena sidan svärtad, glasskiva framför öppningen. Håll skivan så att du samtidigt ser himlen och det avlägsna, mörka föremålet. - Rör dig mot, eller från, det mörka föremålet tills det att det reflekterade ljuset har samma intensitet som det direkta. Mät avståndet x.

Stående vågor

Vågrörelsens grundekvation v = f v = hastighet = våglängd f = frekevns