Ljus

1. Ljus

2. Vad är ljus? • Ljus är en form av strålning som kallas elektromagnetisk strålning. • Det är också en form av energi vilket betyder att ljus inte kan försvinna utan bara omvandlas till andra former av energi. Oftast omvandlas det till värmenergi när det träffar något. • Fotoner heter de partiklar som ljus består av. De är mindre än atomer. • Ljus har många egenskaper, exempelvis kan det brytas och reflekteras. • Utan ljus kan man inte se. Det är när ljuset reflekteras (studsar) och träffar ögat som ögat kan tolka synintrycken och se en bild.

3. Ljuskällor och ljusstyrka • En ljuskälla är ett objekt som sänder ut ljus. • Solen är jordens största ljusskälla eftersom den sänder ut det mesta av ljuset vi ser. Solen tillverkar ljus genom att energi släpps ut vid atomfusionen (sammanslagningen av atomer) i solens kärna. • Månen är inte en ljuskälla eftersom den bara reflekterar solens ljus. • När någonting skymmer en ljuskälla bildas skuggor. Ljus kan bara åka rakt framåt och det kan inte svänga därför bildas det skuggor när något kommer framför en ljuskälla. • Man mäter ljusstyrka i Candela; ordet kommer ifrån latinens ord för stearinljus.

4. Ljusets hastighet • Ljuset rör sig med en hastighet av 300 000 km/sek i vakuum. Det är så snabbt att ljuset kan ta sig från solen till jorden på 8 minuter. • Enligt relativitetsteorin kan inget objekt röra sig snabbare än ljuset i vakuum. Därför har ljuset den högsta hastigheten som något föremål kan uppnå. • Även om inget objekt kan röra sig snabbare än ljuset brukar olika rymdfarkoster i science-fiction serier röra sig många gånger snabbare än ljuset. Det är troligtvis för att det skulle ta alldeles för lång tid att ta sig mellan solsystem om skeppen åkte långsammare än ljuset.

5. Färger • Olika färger har olika våglängder och därför reflekteras de av olika saker. Någonting som uppfattas som grönt absorberar alla färger förutom grönt som den reflekterar. Det är det gröna reflekterade ljuset vi ser. • Ljuset består av färgerna: röd, orange, gul, grön, cyan, blå, indigo och violett. Trots det kan vi se fler färger än dem. Det är eftersom de andra färgerna är nyanser eller blandningar av de andra. • Något som är vitt reflekterar alla färger medan något som är svart absorberar alla. Därför blir svarta kläder varmare eftersom det absorberar mer ljus vilket omvandlas till värmenergi. Av den anledningen är svart och vitt inte ”riktiga” färger på samma sätt som de andra.

6. Ögat • Ögats och framförallt linsens uppgift är att fokusera ljuset på näthinnan. Ljuset går in i irisen (regnbågshinnan), bryts sedan i linsen för att till sist landa på näthinnan som tolkar bilden och skickar upp den till hjärnan. Den delen som ljuset fokuseras på kallas den gula fläcken. I näthinnan finns det stavar och tappar. • Stavarna är ljuskänsliga och gör så att man kan urskilja hur något ser ut. De gör också så att man får ett mörkerseende. Dock kan de inte se färger. • Tapparna däremot ser färger och gör att man ser bättre vid goda ljusförhållande. • Man kan ha olika synfel. Om man är närsynt så fokuserar ögat ljuset lite framför näthinnan och då blir bilden lite suddig. Om man är översynt fokuseras ljuset lite bakom näthinnan och då kan bilden också bli suddig. Man kan också få huvudvärk.

7. Reflektioner Ljuset kan reflekteras. När det reflekteras mot en spegel reflekteras det med en lika stor vinkel som den träffar spegeln med. Normalen är en hjälplinje man ritar ut för att räkna ut vinkeln på ljusstrålen. Se bilden.

8. Refraktion • Refraktion, eller brytning som det också kallas är när ljus bryts. • När ljus går från ett tunt medium (ämne), till exempel syre, till ett tjockare medium, till exempel vatten eller glas, kommer ljuset att brytas så att utgångs vinkeln blir lite mindre, se bild. • Om ljuset däremot kommer ljuset från vatten och sedan ut i luften kommer vinkeln att bli något större. • Det är det fenomen som uppstår när man ser något i vatten exempelvis en fisk. Då ser man fisken på ett ställe trots att den inte är riktigt där. Det är också det som gör att en åra ser ut som om den är bruten när man tittar på den när den är i vattnet.

9. Total reflektion • Eftersom ljusets vinkel blir större när det kommer in i något tjockt så uppstår ibland totalreflektion. En totalreflektion är när vinkeln är så stor att när ljuset bryts studsar den ut igen, se bild. • Total reflektion är det som gör att man kan se sig själv i ett fönster när det är ljust utomhus. Då är det så många ljusstrålar som total reflekteras att man kan se sig själv. • Totalreflektion är också det som gör det möjligt med fiberoptik, se nästa bild.

10. Fiberoptik • I fiberoptik utnyttjar man att ljus kan total reflekteras så att ljuset kan åka igenom tunna rör. Då kommer ljuset att total reflekteras varje gång det når väggen i röret så att ljuset konstant tar sig framåt i röret, se bild. • I dagens samhälle används fiberoptik i nästan alla former av kommunikation eftersom det är mycket snabbare än koppartrådar som man använde förr. • Fiberoptik används också i titthålsoperationer för att kunna lysa upp inne i människan. Då stoppar man in en kamera och ett rör i en människa så att det lyses upp och kameran så att man kan se. Sen skär man två snitt i personen så att man kan få in sina verktyg och utföra operationen.

11. Hur speglar är uppbyggda • Förr så gjorde man speglar genom att slipa metaller tills att de blänkte så pass mycket att man kunde spegla sig i dem. • Speglar är gjorda av mycket slipat glas som fästs på en metall, oftast aluminium. • Speglar används väldigt mycket idag. Främst används de för att spegla sig när man ska göra sig iordning. • Speglar används också på nöjesparker när de använder konkava och/eller konvexa speglar för att då blir spegelbilderna konstiga. • Det finns också flera speglar i ett periskop som gör att man kan se över hinder. Då är speglarna satta på ett sätt som gör att bilden speglas fram och tillbaka i ett rör så att man kan se ut i andra änden.

12. Konkava speglar I konkava speglar reflekteras ljuset inte på samma sätt som på en rak spegel. En konkav spegel är böjd inåt. I konkava speglar reflekteras alla ljusstrålar mot ett focus. Fokus är en tänkt punkt dit allt ljus reflekteras. Fokus är olika för olika speglar beroende på hur stora de är. Konkava speglar används innanför billampor för då studsar alla lampans strålar utåt vilket bildar en koncentrerad stråle.

13. Konvexa speglar Med en konvex spegel studsar också alla strålarna emot fokus som nu ligger bakom spegeln. Skillnaden är att strålarna inte kan gå igenom spegeln och de studsar rakt ut igen. Bilens sidospeglar är konvexa så att man kan se över ett större område. De finns också vid korsningar så att bilförarna ska se bättre.

14. Konkav lins • En konkav lins är större i ändarna och smalare på mitten. • Den kallas även för spridningslins eller negativ lins. • Linsen sprider ljuset så att all ljus fokuseras på en punkt. Det är bra om man är närsynt för då kan man slipa glasögon så att ögat kan fokusera ljuset på rätt ställe.

15. Konvex lins • En konvex lins är tjockare på mitten och smalare vid kanterna. • Den kallas också för samlingslins eller positiv lins. • Konvexa linser används till förstoringsglas och till att korrigera översynthet. Om man är översynt så använder man linsen för att ljuset ska fokuseras lite längre fram så att ljuset hamnar på näthinnan. • Linsen i ögat är också konvex och med hjälp av muskler kan den ändra form så att ljuset alltid fokuseras på den gula fläcken.

16. Laser • Laser är ljus som är väldigt koncentrerat. • Lasrar som riktas mot ögon kan ge permanenta skador så man måste vara försiktig med dem. • Det används vid bygge för att mäta ut vinklar och för att se till att plankor sågas rakt. • Laserpekare används istället för pekpinnar då en tunn laserstråler riktas mot det man vill peka på. • Laser används också för att skära i metaller, plast och även hud (vid borttagning av tatueringar). • Laser används också vid ögonoperationer men det kan vara mycket farligt. • Det finns också olika styrkor och färger på laser. Desto starkare laser desto farligare.

17. Lagar kring laser Laser med intensivitet 1mW kan vara farliga för ögonen. Det kräver tillstånd att ha en laser med mer än 5mW på offentlig plats. En laser med intensivitet 500mW kan det vara farligt att se på en upplyst fläck. Då kan även huden skadas. Man kan köpa laser på internet för 2000mW helt lagligt och utan problem.

18. Våglängder • En våglängd är längden mellan vågor som återkommer med regelbundet avstånd. • Ett spektrum är när man visar ordningen som våglängderna kommer i, se bild. • All form av elektromagnetiskstrålning (ljus, röntgen, etc) uppför sig som vågor. • Elektromagnetiskstrålning är bland annat ljus, infrarött ljus och röntgen som man då visar i ett spektrum. • De olika färgerna i ljuset har också olika våglängdermen skillnaden är ganska liten.

19. Infrarött ljus och ultraviolettstrålning • Infrarött ljus är en form av elektromagnetiskstrålning vars våglängd är lite längre än synligt ljus. • Infrarött ljus kan användas för att göra infraröda bilder. En infraröd bild är en bild som visar ett objekt där olika färger motsvarar olika temperaturer, se bild. • Ultraviolettljus har en lite kortare våglängd än det synliga ljuset. • Ultraviolettstrålning, även förkortat UV-strålning, finns i soljuset. Det är den som gör att man blir solbränd. Längre exponering av UV-strålning kan leda till hudcancer.

20. Röntgen • Wilhelm Röntgen,se bild, upptäckte röntgenstrålning och uppfann den första röntgenapparaten. Han var en tysk fysiker som fick nobelpriset i fysik år 1901. • Röntgenstrålar har en mycket kort våglängd och de kan gå igenom hud och muskler. Dock kan de inte ta sig igenom skelett vilket gör att man kan använda dem för att se om man har något fel på sitt skelett. • Röntgenstrålar används på sjukhus för att se om skelettet är skadat eller missformat. • Röntgenstrålar kan vara farligt om man utsätts under en längre tid. Chansen att man blir sjuk är mycket liten eftersom man numera röntgas under en väldigt kort tid. • I Sverige finns det idag inga regler som säger att man bara får bli röntgad ett visst antal gånger. Däremot brukar sjukskötorskor och tandläkare gå ut ur rummet när man röntgar eftersom de annars skulle utsättas för detta dagligen.

21. Gammastrålning • Gammastrålning har väldigt kort våglängd och går igenom nästan allt. Det är radioaktivt och väldigt farligt. • Gammastrålning kan inte tränga igenom bly eller betong. • Gammastrålning används ibland till strålbehandlingar då gammastrålarna kan förändra molekylers uppbyggnad. • Eftersom gammastrålning kan förändra molekyler och DNA användes strålningen som ett instrument för att skapa seriefiguren Hulken. Han förvandlades till ett grönt aggressionsmonster efter exponering av gammastrålning.