Bølger – Lys

1. Bølger – Lys Redegør for bølgeudbredelsens centrale begreber herunder interferens. Redegør for gitterligningen og for det tilhørende forsøg. Redegør for brydning og kom gerne ind på linser.

2. Generelt om bølger • Næsten alle bølger kan beskrives svingninger i et medie • Dette er dog ikke gældende for elektromagnetisk bølger/stråling, der f.eks. Kan bevæge sig i vakuum, hvilket ikke er et medie. • Elektromagnetisk bølger/stråling kan både opfattes som bølger, men rent faktisk også som partikler, kaldet fotoner. (Begge disse former skal være til stede for at kunne beskrive lys)

3. Generelt om bølger • Bølger er en udbredelse af en påvirkning. • Bølger flytter altså IKKE masse, men derimod kan man sige, de flytter energi (kinetisk energi). • Bølger deles op i tværbølger (transversalbølger) og længdebølger (longitudinalbølger). - Tværbølger går, som navnet antyder, på tværs af udbredelsesretningen, hvilket f.eks. ses på havoverfladen, da bølger i vand udbreder sig som tværbølger. - Længdebølger derimod udbreder sig på langs, som trykbølger, hvilket f.eks. lydbølger gør. Indenfor bølger findes der forskellige begreber: • Frekvensen af bølgen er = antal svingninger i sekundet. Frekvensen måles i hertz. • Bølgelængden vil sige afstanden mellem to bølgetoppe. Bølgelængden betegnes λ (lambda). • Ud fra frekvensen og bølgelængden kan bølgens hastighed (v) beregnes: f * λ = v (bølgeligningen).

4. Generelt om bølger • Lyset fra solen er som skrevet tidligere elektromagnetisk stråling med mange forskellige bølgelængder. Det synlige lys som vores øjne kan registrere udgør faktisk kun en meget lille del af det elektromagnetiske lys/spektrum (se billede). • Som man kan se på billedet har hver bølgelængde sin farve, men hver farve har ikke sin bølgelængde.

5. Interferens • Når to bølger kolliderer, opstår der et fænomen kaldes interferens. Man skelner mellem to typer af interferens: • Konstruktiv interferens – ved konstruktiv interferens forstås det at bølgen forstærkes i enten positiv eller negativ retning. I praksis vil det altså betyde at to bølgetoppe mødes/interfererer og derefter danner en ny, samlet bølgetop som er et samlet resultat af de to forhenværende bølgers højder/amplituder. Tilsvarende sker i negativ retning. To bølgedale mødes/interfererer og danner en ny dal hvis dybde er det samlede resultat af de to forhenværende dales dybder. • Destruktiv interferens - konstruktiv interferens forstås det at bølgen udlignes. Det vil i praksis sige at en top og dal mødes/interfererer og derefter udligner/udfylder hinanden så der ikke er en bølge. • Efter to bølger har interfereret fortsætter de upåvirket som de for så ud.

6. Gitterligningen • Gitterligningen: D = Gitterkonstanten Lamba = bølgelængden N = ordenen Disse faktorer der kan beregnes, ud fra formlen I formlen kan det ses, at hvis sinus til vinklen stiger, falder gitterkonstanten, eller også lambda og/eller ordenen stiger. Udledning af gitterligningen:

7. Brydning • En anden egenskab ved bølger og lys er, at de kan brydes. Dette sker når bølgen bevæger sig fra at medium til et andet og ændrer retning. Sammenhængen kan beskrives gennem formlen: • Snells lov: