Optik 1

Hvorfor lære om lys | Hvad er lys | Hvor kommer lyset fra | Hvordan udbreder lyset sig | Lysets refleksion og absorption | 

En del af billederne illustrerer teksten, og andre er tænkt som udgangspunkt for samtale om lyset

Hvorfor lære om lys

Sollys - livets energikilde

Den energi, som driver livsprocesserne på Jorden, kommer fra Solens lys.

Det klima, der er så gunstigt for liv, opretholdes af Solen. 

Uddybning: Solen  -  Kulstof-kredsløbet

 

Synet - en vigtig sans

Synet betyder meget for de fleste dyr og for mennesker, og øjet er det sanseapparat, der er opfanger lyset.

Uddybning: Øjet

 

Opfindelser baseret på lys

Der er en række spændende lys-fænomener, forskere har opdaget, og som vi udnytter i vores hverdag. Et væld af apparater er baseret på disse opdagelser:

Briller, kamera, mikroskop, skanner, pc'er, cd'er......

Polariserende materialer (polarisationsfiltre) er et eksempel på et produkt, der i dag bruges i solbriller, fladskærme og mange andre steder.

Polarisationsfiltre fra gammel lommeregner

Uddybning: Hvad man dog kan...

Laserlys

Et andet eksempel er laserlys, som vi også kender fra dagligdagen:

  • Laser-pegepinden
  • Laserdioder i CD- og DVD- afspillere og optagere
  • Laser vaterpas og sigteværktøj
  • Laserskærer 

Laserlys kan skære gennem tykke stålplader

Uddybning: Laser

Hologrammer

Hologrammer er tredimensionelle (3D) billeder, der bogstavelig talt træder ud af fladen og ud i rummet, så vi kan se billedet fra flere sider ligesom en rigtig genstand.

Her er hologrammer på fascinerende vis lagt ind som illustrationer i bogen!

Uddybning: Hologrammer

Mange andre opfindelser er knyttet til lyset: 

Lysbilleder og film, briller, der automatisk bliver mørke i sol - og meget, meget mere.

 

 

 

 

 

 

Hvad er lys

Lys er en form for energiudstråling, der kaldes elektromagnetisk stråling. Det er i familie med radiobølger, mikrobølger og røntgenstråler. Lys er blot den del, vi kan se, de andre typer elektromagnetisk stråling er usynlige. Vi kan også sige, at lys er den del, der kan lave en regnbue.

"Regnbue" i CD-skive

Uddybning: Elektromagnetisk stråling - oversigt

Uddybning: Elektromagnetisk stråling

Uddybning: IR-lys

Uddybning: UV-lys

Hvor kommer lyset fra
- Lyskilder

Der kommer lys fra alt, hvad vi kan se, og kommer der intet lys, opfatter vi det som mørke eller sort


På skærmbilledet her er baggrunden sort, fordi alt lys er "slukket" på den del af skærmen, mens små lyspletter, pixels, lyser, hvor der er tekst og billeder.

Alle steder, der kommer lys fra, kalder vi lyskilder.

Direkte lyskilder

De kilder, hvor lyset "bliver lavet", kalder vi direkte lyskilder - eksempler:

  • Sol
  • Stearinlys
  • Lysdiode
  • Lyn
  • Gnist
  • Glødende materiale

Uddybning: Strøm på lyskilder

Indirekte lyskilder 

De lyskilder, der ikke lyser af sig selv, men som vi kan se, fordi de bliver belyst af en anden kilde, kalder vi indirekte lyskilder. Eksempler:

  • Jorden og Månen (oplyses af Solen)
  • Et stykke papir og de fleste andre materialer, vi omgiver os med (oplyses måske af solen eller af lamper)

 


(NASA foto)

Hvordan udbreder lyset sig

Hvor hurtigt bevæger lyset sig

Den danske videnskabsmand Ole Rømer målte i 1676 - som den første i verden - lysets hastighed. Han gjorde det ved at studere Jupiter og dens måner. 

 

Uddybning: Lysets tøven - Ole Rømer

Nu kan man måle lysets hastighed i laboratorier, og i lufttomt rum (vakuum) er den 299.792.458 m/s - vi plejer at afrunde til 300.000 km/s.

Der er 150.000.000 km fra solen til jorden, så det tager 500 sekunder eller ca. 8 minutter for solens lys at nå jorden. 
Hvis solen med et trylleslag forsvandt, ville vi først opdage det 8 minutter senere!

 

Hvordan bevæger lyset sig
- modeller for lysets udbredelse

Lyset udbreder sig efter rette linier, indtil det rammer noget, der kan ændre dets bane. Vi kalder disse linier for lysstråler.

Stråle-modellen er en god måde at beskrive lys på, når vi skal undersøge 

  • almindelige optiske fænomener som skygger, spejling og brydning 
  • optiske apparater som kamera, kikkert, oh-projektor, mikroskop og lysbilledapparat  

Uddybning: Stråle-modellen

Uddybning: Billeddannelse

Vi har andre modeller:

Bølgemodellen forklarer nogle fænomener, som vi også kender fra vandbølger og fra lydens udbredelse:

  • Bøjning - en lysstråle, der passerer en meget lille åbning, vil ikke fortsætte efter en ret lilnie, men bøje af bag åbningen.

  • Interferens - et møster,der opstår, når en lysstråle sendes gennem to smalle, tætliggende spalter.

Uddybning: Bølge-modellen

Partikelmodellen forklarer, at utroligt små mængder lys faktisk kommer i "klumper", fotoner, og hver foton indeholder en bestemt mængde energi, som bestemmes af lysets farve. 

Uddybning: Partikel-modellen

Uddybning: Strøm fra lys

 

 

Hvad kan lyset gå igennem

  • Vakuum
    Lyset kan gå igennem det tomme rum (vakuum) - verdensrummet mellem kloderne kan vi i denne sammenhæng godt betragte som tomt, og dér passerer lyset jo fint. Ellers kunne vi hverken se sol, måne eller stjerner!

  • Gennemsigtige legemer
    Glasruden er gennemsigtig - lyses går næsten uhindret igennem

  • Blomsternes blade er ikke rigtigt gennemsigtige, men noget af lyset trænger dog igennem dem - de er gennemskinnelige

 

Uddybning: Når lyset går igennem

Jupiter family portrait

De fire Jupiter-måner, Ole Rømer kendte og iagttog, da han fik måleresultater, han kun kunne forklare ved "lysets tøven" (NASA foto)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lysets refleksion og absorption 

De fleste ting omkring os bremser lyset, de er ugennemsigtige - lyset når kun til deres overflade. Dér kan der ske tre ting:

  • Næsten alt lys kan blive reflekteret - det vil sige kastet tilbage fra genstandens sølvblanke eller helt hvide overflade.

  • Lyset bliver delvist reflekteret og delvist absorberet (opsuget) af materialet. sådan en overflade vil være grå eller farvet. Den del af lysenergien, der absorberes vil blive omdannet til varmeenergi, som du kender det fra en mørk bil en solskinsdag.

  • Lyset bliver helt opsuget af materialet - så er genstanden mat og dybsort, og al lysenergi bliver til varme.

Uddybning:

Lys - skygge 

Skygge fra to lyskilder

Når lyset rammer en ugennemsigtig genstand, vil der opstå et rum bag genstanden, hvor lyset ikke kommer: Skyggerummet. Sætter vi en skærm ind i dette skyggerum, kommer der skygge på skærmen. Både skyggerummet og skyggen på skærmen kalder vi genstandens skygge.

Med to lyskilder opstår der en dobbeltskygge, og hvor genstanden skygger for begge lys, ser vi den mørke kerneskygge.

Skyggen er meget sjældent helt dybsort, fordi skærmen få indirekte lys fra omgivelserne - også dér, hvor kerneskyggen falder.

Uddybning: Undersøgelse af Månen

Uddybning: Sol, måne, formørkelse