Åk 8 Ljud & ljus

Sammanfattning akustik (ljud) och optik (ljus)

Akustik - läran om ljud

Ljud uppstår när det bildas förtätningar och förtunningar i ett material. Det kan vara en linjal som vibrerar och bildar förtätningar och förtunningar i luften runt omkring som vi så småningom, när vibrationerna/vågorna tagit sig hela vägen fram till våra öron, hör. Detta innebär att om det inte finns något material runt källan till ljudet, finns det heller ingenting som kan skicka ljudet vidare. Så vakuum=inget ljud.

Detta har också som konsekvens att ju tätare det är mellan atomerna/molekylerna desto snabbare kan ljudet fortplanta sig. Så därför går ljudet snabbare i vatten eller stål än vad det gör i luft. Ljudet har hastigheten 340 m/s i luft.

Örat består av en öronmussla som har som syfte att fånga upp ljudvågorna. Ljudet färdas fram till trumhinnan via hörselgången. Trumhinnan börjar vibrera i takt med ljudvågorna och vibrationerna överförs till de tre små ben som sitter innanför trumhinnan: hammaren, städet och stigbygeln. Stigbygeln ligger mot det ovala fönstret i snäckan. När vibrationerna överförs till snäckan börjar små flimmerhår registrera vågorna och gör om dem till elektriska signaler som överförs till hjärnan via hörselnerven.

Man kan lätt avskärma sig från skadligt ljud genom att använda hörselskydd.

Man brukar rita ljud som vågor. Avståndet mellan två toppar kallas våglängd. Ju kortare avstånd desto gällare ton och desto längre avstånd desto mörkare ton. Man kan mäta antal våglängder som hinner passera under en sekund, man kallar det frekvens, den mäts i Hertz (Hz).

Människan kan höra frekvenser från 20 Hz till 20 000 Hz.

Man kan också prata om amplitud och då menar man hur högt toppen på vågen når. Ju högre topp desto högre volym. Styrkan/volymen hos en ton mäts i decibel (dB). Smärtgränsen ligger vid 130 dB. Ett normalt samtal vid 60 dB, en viskning vid 20 dB.

Man kan förstärka ett ljud så man får ett annat material eller luften att komma i medsvängning. Detta kallas resonans. Tex har en gitarr en låda innanför strängarna där luften vibrerar i samma frekvens som strängen.

Man kan få ljusare eller mörkare ton av samma sträng. Ju kortare, tunnare och hårdare strängen är desto ljusare ton, desto tjockare, längre och slappare sträng, desto mörkare ton.

En del instrument använder en luftpelare istället som kommer i svängning. Tex flöjt, orgel, trombon mm. Ju kortare luftpelare desto ljusare ton.

Om man ropar i ett tomt rum kan det uppstå ett eko. Ekot uppstår när ljudet studsar mot väggar och andra hårda ytor. Om rummet är möblerat med mattor, mjuka möbler och andra tyger kan inte ljudet reflekteras i samma utsträckning och då uppstår heller inte något eko.

Sidor i boken: 125 - 128. Uppgifter:196 - 206, 208, 212, 216, 217, 219

Optik - läran om ljuset

För att vi ska se måste ljus reflekteras mot föremålet och sedan färdas in i våra ögon. Om det inte finns någon ljuskälla kan vi heller inte uppfatta någonting runt omkring oss med våra ögon.

En ljuskälla kan vara en lampa, solen, stearinljus. En ljuskälla ser vi för att den sänder ut ljus, alla andra föremål ser vi för att de reflekterar ljus.

Beroende på hur mycket av ljuset som reflekteras och av vilken våglängd uppfattar vi olika färger. När du uppfattar en tröja som grön är det för att det är det gröna ljuset som reflekteras.

Vad är då ljus? Det är svårt att förklara. Man kan beskriva ljus som vågrörelser, elektromagnetiska vågor. De färdas rakt och kan inte böjas runt hörn eller föremål. Därför bildas skuggor.

Ljus kan ha olika energinivåer, av det ljus som vi kan uppfatta med våra ögon är det lila/violetta ljuset mest energirikt och det röda energifattigast.

Ljuset färdas med en hastighet av ca 300 000 000 m/s i luft. Om ljuset går genom ett tätare medium, som tex glas eller vatten, saktas det ner och bryts på grund av hastighetssänkningen. Energirikt ljus (tex blått) bryts mer än energifattigt (tex rött). På så sätt bildas regnbågen och att man får illusionen av att en fisk ligger närmare vattenytan än vad det gör i verkligheten.

Ögat är uppbyggt runt en glaskropp som innehåller en vätska som gör att ögat behåller sin runda form. Längst fram har vi hornhinnan och innanför den kammarvätskan. Irisen är det som ger ögat dess färg. Den kan växa och krympa beroende hur mörkt eller ljust det är. Om det är ljust minskar irisen ljusinsläppet. Det är irisen som är ögats bländare. Det hål som bildas kallas pupillen. Innanför pupillen sitter linsen. Det är linsen som bryter ihop ljuset så att bilden kan träffa näthinnan. Linsen kan bli tjockare och tunnare beroende på vad vi vill fokusera på, vad vi vill se tydligt. Ju närmare föremålet är desto tjockare blir linsen.

I näthinnan sitter det ljuskänsliga stavar, de ser bara svart och vitt och på ett speciellt ställe, gula fläcken, finns tapparna som känner igen färgerna.

I näthinnan går synnerven ut till hjärnan, där den går ut finns inga stavar, det är en blind fläck. Det är hjärnan som tolkar de bilder som näthinnan tagit upp.

Glasögon använder man om man antigen är närsynt eller översynt.  Om man är översynt är ögongloben för kort och man behöver bryta ihop ljusstrålarna från det reflekterande föremålet ytterligare. Då väljer man en konvex (positiv) lins. Om man istället är närsynt så behöver man sprida ljusstrålarna ytterligare för ögat är för långt. Då använder man en konkav (negativ) lins.

Närsynt öga Översynt öga

När man blir gammal blir linsen mindre elastisk. För att man ska se bra på nära håll måste linsen bli tjockare, om den förlorat förmågan att ändra tjocklek så kommer brytningen bli för liten för att man ska kunna fokusera och då behöver man läsglasögon, en konvex lins, som hjälper ögat att bryta ljuset mer, ett förstoringsglas.

Om du tittar genom en konvex lins förstorar den alltid och en konkav förminskar alltid.

Om ljuset reflekteras så kommer den infallande vinkeln vara lika stor som den reflekterande vinkeln.

Om ljuset går från tex vatten till luft och infallsvinkeln blir större än 42o blir det sk totalreflektion. Dvs allt ljus reflekteras. Detta utnyttjar man i fiberoptik. Man kan med hjälp av fiberoptik leda ljus långa sträckor utan energiförluster.

Du kan se din bild i en spegel. Ljuset som du reflekterar färdas då från dig och totalreflekteras mot spegelytan och studsar tillbaka till ditt öga. Spegelbilden uppfattas befinna sig lika långt bakom spegeln som du befinner dig framför.

Det finns även speglar som är konkava och konvexa. I en konkav spegel blir bilden förstorad (sminkspegel) om du är nära spegeln och förminskad och upp och nervänd om du är en bit ifrån. Har du istället en konvex spegel blir bilden förminskad och du kan dessutom se en större yta än med en vanlig spegel. Konvexa speglar används bla i korsningar, butiker och i backspeglar.

Sidor i boken: 110 - 116 + 119

Uppgifter: 156 - 163, 166, 168, 169, 176, 177, 180, 181, 187, 188