Ljus Optik

idéhistoria Platon (427-374 f.kr) : ögat var av eld och därför som en lykta kunde sända ut ljus mot det man betraktade. Democritus ungefär samtida med Platon menade att extremt små bitar lossnade från föremålet och bildade en avbild inne i betraktarens öga. Democritus bevis för sin tes var att om man tittade noggrant i en annan persons öga kunde man se en bild av föremålet som betraktades.

Democritus bevis

idéhistoria Aristoteles var en filosof och naturforskare i det antika Grekland. (388-322 f kr) Aristoteles ifrågasatte Platon och ställde frågan: ”varför kan man inte se lika bra när det är mörkt?” Aristoteles menade att ögat istället sände ut strålar som rörde det man tittade på och förde det tillbaka till ögat.

Camera Obscura Aristoteles menade att eld var något som sände ut ljus. Han använde även en enkel camera obscura för att betrakta solen

Tid Ljus och mörker har sen länge fascinerat människan. Man började studera regelbundenheten i solens upp och nedgång. Så småningom skapades det vi kallar tid.

Basra I staden Basra i den arabiska världen levde vid 1000 talet en man vid namn Abu Ali Al-Hasen. Han studerade speglar och insåg grekernas misstag. Han vände på strålgången

Italien 1200-talet De första glasögonen tillverkas.

1600-talet Två holländare kommer på att man kan bygga ett mikroskop med hjälp av två linser.

Galileo Lyckas konstruera ett teleskop med vars hjälp han studerar Jupiter. Han upptäcker 4 av Jupiters månar. Vilket så småningom ändrar hela världsbilden från geocentrisk till heliocentrisk

Galileo Galileo försöker även mäta ljusets hastighet.

Ole Römer 1676 Ljusets hastighet 210 000 km/s

1700-1900 Pågår en diskussion om ljus är en partikel eller en vågrörelse. Bevis för bägge teorierna finns. Både partikel = foton och vågrörelse

Idag Ljusets hastighet = 299 792 458 m/s C ≈300 000 000 m/s i vakuum Vi kan exakt mäta avståndet till månen med hjälp av laser och speglar som lämnades kvar under apollo expeditionerna 1969-1972 Vi kan skicka information med ljusets hastighet i optiska fiberkablar Och så vidare.

Föreläsning En förutsättning för att vi ska kunna se ett föremål är att det sänder ut ljus ( t.ex. en stjärna) eller att det reflekterar ljus (t.ex. månen) Man kan förklara reflekterande ljus med att ljusets studsar tillbaka. Solen lyser på månen så att ljuset studsar tillbaka mot oss.

Ljusstrålar För att förstå hur ljus fungerar behöver man kunna rita ljus. Inom fysiken gör man detta med hjälp av strålar.

Ljuskälla Ett föremål som sänder ut ljus. Lampa, solen Ett föremål som reflekterar ljus kallas för reflektor. Spegel, måne, vattenyta

Faktorer som påverkar belysningen Typ av ljuskälla. Ett lysrör ger starkare ljus än en glödlampa med samma wattantal. Styrka (watt) Avstånd Riktning

Riktat ljus och diffust ljus När solen lyser en klar dag bildas skarpa skuggor. Ljuset är riktat. En molnig dag blir skuggorna svagare och suddigare. Ljuset är diffust.

Skugga Ju närmare ljuskällan ett föremål befinner sig desto större blir skuggan. Skuggans kanter blir skarpare om ljuskällan är liten och punktformig. Skuggans kanter blir suddigare om ljuskällan är större och diffusare Jämför en klar och en matt lampa

Ljus genom ett litet hål Om avståndet ökas blir bilden mindre. Om hålet görs större blir bilden suddigare

Camera obscura Ett känt fenomen sen antiken. Mörkt rum med vita väggar. Litet hål där ljuset kan komma in. Kan byggas enkelt med en skokartong med ett litet hål i ena änden. Föregångare till kameran.

Reflektion När ljus träffar ett föremål kastas en del av ljuset tillbaka. Detta kallas reflektion. De flesta föremål kastar inte tillbaka ljuset så bra. Det kallas diffus reflektion. Det beror på ytan

Speglande reflexion En spegel eller en annan blank yta kastar tillbaka ljuset bra. infallsvinkel reflektionsvinkel Normal En normal är alltid vinkelrätt i förhållande till ytan

Reflektionslagen Infallsvinkeln = reflektionsvinkeln

Reflektion i en plan spegel När vi tittar i en plan spegel kan vi luras att tro att bilden finns bakom spegeln. Bilden är spegelvänd, höger och vänster har bytt plats.

Spegelbilden finns lika långt bakom spegeln som föremålet finns framförspegeln

Buktiga speglar Det finns två typer av buktiga speglar. Konvexa och konkava

Konvex spegel Strålarna ser ut att komma från en punkt bakom spegel. Ett föremål framför ser därför förminskat ut när man tittar in i spegeln. Det är fortfarande rättvänt. Bilden ser likadan ut oavsett hur långt från spegeln du är. Konvexa speglar används i bilbackspeglar, speglar i affärer osv.

Konvex spegel F Brännpunkten F ligger bakom spegeln

Komkav spegel F Brännpunkten ligger framför spegeln

Konkav spegel På nära håll blir bilden rättvänd och förstorad På långt håll blir bilden upp och ner och förminskad Konkava speglar används i sminkspeglar, rakspeglar, solugnar, strålkastare.

Konkava speglar En konkav spegel buktar inåt. Parallella strålar som träffar spegeln reflekteras genom en punkt framför spegeln – Brännpunkten. Om du tittar in i spegeln blir bilden olika beroende på hur långt från spegeln du har ditt öga.

Brännpunkt och brännvidd När parallella ljusstrålar träffar en konkav spegel reflekteras strålarna i en punkt framför eller bakom spegeln. Denna punkt kallas brännpunkt eller fokus (F) I en konvex spegel reflekteras strålarna så att de ser ut att komma från brännpunkten bakom spegeln. Avståndet från spegel till brännpunkt kallas brännvidd

Brännvidd = avståndet från spegeln till brännpunkten

Läxa Läxa till onsdag v 46 Läs sid 131-137 och börja svara på instuderingsfrågorna. En del av instuderingsfrågorna kommer vi hinna att jobba med på labb men inte alla.