Ljus och färg

Vad är ljus? s.178

Ljus kan beskrivas som två saker:

• att ljus är partiklar som heter fotoner
• att ljus är vågor
  

  

  Båda förklaringarna är rätt och används i olika sammanhang.

  Vi kommer att titta på ljuset som vågor.

Ljus och färg s.179-181

Vitt ljus innehåller egentligen alla färger. Det kan tyckas konstigt men om man låter
solstrålar brytas i en prisma så kan man se alla de färger som finns i vitt ljus. Detta kallas
för ett spektrum och består av sju färger, rött, orange, gult, grönt, blått, indigo och violett.

Samma färger finns i regnbågen och det är just så det går till när regnbågen bildas. Fast då är det i en regndroppe istället för i en prisma som ljuset bryts.

Varför är boken just röd?

Olika ämnen reflekterar olika stor del av det vita ljuset. Den del av ljuset som inte reflekteras ”suger” föremålet upp. Det heter att föremålet absorberar ljuset.

När vitt ljus träffar ett föremål som vi tycker har en färg reflekteras bara den del av ljuset som ger denna färg.          

När ljuset träffar min röda bok kommer färgen rött att reflekteras och de andra färgerna att absorberas, vilket gör att min hjärna uppfattar boken som röd.

På samma sätt fungerar det med alla andra föremål som vi tycker har färger.
Något grönt reflekterar grönt och absorberar resten, något gult reflekterar gult och så vidare.

Ett vitt föremål reflekterar alla delar av ljuset.
Ett svart föremål reflekterar inga färger eller delar av ljuset utan absorberar allt. Så egentligen ser vi inte saker som är svarta. Vi ser dem för att vi ser det som finns omkring det svarta.

Elektromagnetisk strålning s.181-183

Titta på bilden i boken s. 182-83

Ljus är en form av elektromagnetisk strålning. Andra exempel på detta är radiovågor, röntgenstrålning, ultraviolett strålning och gammastrålning. Liksom ljus rör de sig i vågrörelser. Ju kortare vågorna är desto snabbare svänger de och desto mer energi innehåller de. Radiovågor har en våglängd på 100 meter. det är väldigt långt om man jämför med de ultravioletta vågorna från solen som har en våglängd på 0,000 000 1 meter. I dessa vågor kan vi märka av energin genom att vi bränner oss om vi solar för länge. En nästan oförståeligt liten våglängd har gammastrålning med 0,000 000 000 000 1 meter. Gammastrålning frigörs vid en atombombexplosion och har så stort energiinnehåll att den kan tränga igenom metall och betong. Andra exempel på elektromagnetisk strålning och dess våglängder

Television Mikrovågor i mikrovågsugn Radar Infraröd strålning

1 m 0,1 m 0,01 m 0,000 01 m

Ljusets brytning

Ljusets hastighet
I vakuum går ljuset som snabbast. I vakuum finns det inte någonting, det är bara ett stort tomrum. Därför är det förståligt att det är här som ljuset går snabbast, det finns ju ingenting som kan vara i vägen. I vakuum hinner ljuset 300 000 kilometer på en sekund. Med den farten skulle man hinna 7,5 varv runt jorden på en sekund I luft finns partiklar, men de bromsar nästan inte upp ljuset någoting. Därför säger man att ljusets hastighet är densamma i luft som i vakuum. I vatten finns det fler partiklar än i luft och därför blir ljusets hastighet också betydligt lägre i vatten. I glas är det ännu tätare med partiklar och hastigheten blir lägre än i vatten.
Vakuum och LuftVattenGlasDiamant	300 000 km/s 225 000 km/s 200 000 km/s 125 000 km/s

Ljuset bryts

Optiskt tätare material = finns flera molekyler i materialet

Vad är det som gör att ljuset kan svänga? Vad händer när en ljusstråle går från luft in i glas? Vad händer när en ljusstråle går från glas ut i luften? Vad är brytningsvinkel? Animation När man stoppar ner något i vatten så ser det ut som om den viker sig vid vattenytan. Det beror på att ljuset ändrar riktning när det går från ett material till ett annat. Detta kallas att ljuset bryts. Hur ljus bryts när det går från luft till vatten och tvärtom kan du se på bilderna nedan. En liten del av ljuset reflekteras också alltid. Det är det som gör att vi ser vattenytan.

Ljuset bryts olika mycket beroende på vilka ämnen det är som det går emellan. Det beror på att ljusets hastighet är olika i olika ämnen. Ju större skillnad det är på ljusets hastighet i ämnena desto mer bryts ljuset. Genom att använda kunskapen att ljus är vågor kan vi titta lite närmare på hur det går till när ljuset bryts. Den del av vågen som träffar vattenytan först bromsas upp och vågen vrids eftersom ljuset hastighet är lägre i vatten än i luft. Ljus bryts inte bara när det går mellan vatten och luft utan också mellan t.ex. glas och luft. Man kan då undra varför inte allt ser konstigt ut när vi tittar ut genom fönstret. Förklaringen till varför allt ser ut som vanligt är att ljuset bryts igen när det går ut ur glaset. Som du ser på bilden så förskjuts ljuset lite. Om man tittar snett genom en glasruta så ser man alla föremål lite vid sidan om där de egentligen är. Ju mer rakt man tittar genom en glasruta desto mindre blir förskjutningen.

Men hur funkar det då när vi tycker att ett föremål viker sig när det kommer under vatten. Som exempel tar vi en pinne. Ljus kommer från en punkt på pinnen, bryts vid vattenytan och når våra ögon. Vår hjärna kan inte tänka ut att ljuset har brutits utan tror att ljuset har gått helt rakt. Detta gör att vi ser pinnen en bit ovanför dess riktiga plats där den egentligen är. Vi ser en skenbild.

Totalreflektion När brytningsvinkeln blir 90° bild så blir det ingen brytning utan istället reflekteras ljuset. Detta kallas totalreflektion. Vid vilken infallsvinkel detta inträffar är olika beroende på vilka ämnen det handlar om, men ljuset måste gå från ett tätare material till ett tunnare, t.ex. från vatten till luft eller från glas till luft. För ljus som går från vatten till luft inträffar totalreflektion när infallsvinkeln är 47° eller större.

Fiberoptik

Linser

Det finns två olika sorters linser, konvexa och konkava. Tips för att komma ihåg konkav och konvex här. Den första linsen vi ska titta på är den konvexa och den samlar ihop ljustrålar. Den konvexa linsen kallas också samlingslins eller positiv lins. Den punkt där ljusstrålarna samlas kallas brännpunkt eller fokus. Det finns även en brännpunkt på linsens andra sida där strålarna hade samlats om de kommit från andra hållet. Avståndet från brännpunkten till linsen kallas brännvidd. Längden på brännvidden beror på linsens tjocklek, en tjock lins bryter strålarna mer än en tunn och har därför kortare brännvidd. Den konkava linsen sprider ljusstrålarna. Den kallas också spridningslins eller negativ lins. Liksom den konvexa linsen har den konkava två brännpunkter eller fokus. Här kan man tänka sig att brännpunkten är den punkt som ljusstrålarna ser ut att komma ifrån när de sprids. Brännvidden beror på hur smal linsen är i mitten i jämförelse med kanterna. Ju större skillnad desto större spridning och desto kortare brännvidd. På linser brukar det ofta stå vad det är för sorts lins och hur stor dess brännvidd är. Står det +20 betyder det att det är en positiv lins med brännvidden 20 centimeter. –20 betyder en negativ lins med 20 centimeters brännvidd.

Bilder med linser Om du tittar genom en lins blir bilden olika, beroende på vilken lins du har.

En konvex lins förstorar

och en konkav lins förminskar.

Dessa bilder är så kallade skenbara bilder, de finns inte på riktigt. Med konvexa linser kan man också avbilda föremål och få fram riktiga bilder som man kan visa upp på t.ex. ett papper. Det är så projektorer för diabilder och gamla filmrullar fungerar.

Linsen tecknas med ett rakt streck. Plustecknet ovanför visar att det är en konvex lins. Från pilens spets ”kommer” ljusstrålar. I linsen bryts de. Några strålar går alltid genom brännpunkterna och man brukar rita ut dessa eftersom det är enklast. Mitt på linsen bryts inte strålarna, eftersom linsens fram och baksida då är parallella och riktningen före och efter blir likadan.

Ljusets egenskaper

s.160-166

Hur ser vi?

Ljuskällor är föremål som sänder ut ljus. T.ex. ett stearinljus, lampa och solen.

Från ljuskällor går ljus i alla riktningar.

För att det ska bli enklare att tänka ut hur ljuset beter sig brukar man rita ljuset som massa linjer, ljusstrålar.

På ljusstrålarna är det också vanligt att man ritar ut pilar för att visa åt vilket håll de går.

Ljusstrålarna färdas helt rakt. När det träffar på något så reflekteras ljuset. Reflektion är att ljuset studsar. Ljusstrålar som träffar ett föremål studsar på föremålet och fortsätter sedan, föremålet har då reflekterat ljuset.

Ljuset som har reflekterats når sedan dina ögon och du ser.

Om ljuset inte har reflekterats i en sak och sedan når dina ögon ser du det inte.

 

Varför blir det en skugga?

Ljus rör sig rakt fram med hastigheten 300 000 km/s (7,5 varv runt jorden på en sekund).

Att ljuset rör sig rakt betyder att det inte kan svänga av runt hörn eller andra föremål. Det är så vi får skuggor.

För skuggor är nämligen områden dit ljuset inte når.

Om ljusstrålarna träffar ett ogenomskinligt material så reflekteras ljuset och stoppas. Bakom material kommer då inget ljus och det blir en skugga.
Det blir en oskarp skugga när en del ljus träffar ytan, men inte allt.

 

Är skuggan som ljusast i mitten? Titta på youtube-klippet.

 

Hur reflekteras ljuset?

Alla material reflekterar inte ljuset. Saker som vi inte ser, som är genomskinliga (transparenta) släpper igenom ljuset så vi istället ser saker bakom, de reflekterar alltså nästan inget ljus alls.
De flesta material reflekterar allt ljus som träffar det och de är då ogenomskinliga (opaka). Sedan finns det saker som släpper igenom en del ljus och reflekterar resten, ett exempel är de slipade fönster som används till toaletter. Dessa material kallas halvgenomskinliga (translucenta).

Ogenomskinligt               Halvgenomskinligt                 Genomskinligt

 

Absorberas = sugs upp
Reflekteras = studsar

1. Vad händer med ljuset när det träffar glaset i fönstret?
2. Vad händer med ljuset när det träffar väggen?
3. Vad händer med ljuset när det träffar en spegel?

 

När ljuset reflekteras sker det de på ett bestämt sätt. Ljusstrålen lämnar föremålet med samma vinkel som det träffade föremålet med. Detta kallas för reflektionslagen

Infallsvinkeln = Reflektionsvinkel

i = Infallsvinkeln
r =Reflektionsvinkel

 

När parallella ljusstrålar träffar en jämn yta så är de parallella även efteråt.

Men när ytan är ojämn så är de inte parallella efteråt, eftersom varje stråle följer reflektionslagen.

Hur fungerar en spegel?

Det är ljusets reflektion som gör det möjligt att se en spegelbild av sig själv när man står framför en spegel.

Varför man kan se sig själv just i en spegel och inte i en dörr, beror på att en spegel har en mycket jämn yta. När du tittar ner i en klar sjö kan du också se en spegelbild av dig själv, men så fort det kommer en vind och ytan inte blir helt jämn blir spegelbilden oklar. Bakom glaset på en spegel finns ett material som har en mycket jämn yta och då reflekterar ljuset bra.

Så här går det till när du ser din spegelbild:

• Ljus från en ljuskälla träffar en punkt på dig, t.ex. din fot och reflekteras i foten.
• Från foten går ljuset tillspegeln, reflekteras och når ditt öga.
• Ögat kan inte räkna ut att ljuset har reflekterats i spegeln utan tror att det har gått rakt fram och kommer från en punkt bakom spegeln och att det är där din fot finns.
• När ljus från många ställen på din kropp reflekteras i spegeln och når ditt öga så ser du en bild av dig själv. Denna bild är en skenbild, en fantasibild som din hjärna har tagit fram.

 

Alla speglar är inte helt släta. Det finns speglar som buktar inåt, konkava speglar och de som buktar utåt, konvexa speglar.

Tips för att komma ihåg: Konvex är den sida på handen där det växer.

Även i dessa speglar reflekteras ljuset enligt reflektionslagen, men eftersom speglarna är buktade så sprids eller samlas ljusstrålarna.

Konvex spegel                                                                        Konkav spegel

 

Brännpunkten för en konkav spegel är den punkt där strålarna korsar varandra. För konvexa speglar är brännpunkten bakom spegeln, den punkt där strålaren ser ut att komma ifrån.

I en konvex spegel blir bilden av föremålet mindre. Används  i trafiken.

I en konkav spegel blir bilden av föremålet större. Används  som sminkspegel.

Film hur konkava och konvexa speglar fungerar.

 

 

Spänning och ström

Sida 30-34 i fysikboken.

Animation bygga kretsar
http://phet.colorado.edu/en/simulation/circuit-construction-kit-dc

 

Läxa till v.46

Läxa för att repetera spänning och ström som vi jobbat med på lektionen.

Titta på filmen Spänning och Ström av Lars Kjellander och svara på frågorna.

Några ord som kan vara svåra_

Överskott av elektroner = finns många elektroner

Underskott av elektroner = finns lite elektroner

Utjämna = göra så att det blir lika mycket elektroner

Sluten krets = strömmen kan gå hela vägen, det finns inga avbrott.

 

Frågor

1. På vilken sida av batteriet finns det flest elektroner?
2.  Är det elektroner eller protoner som rör sig i sladdarna?
3. Vad gör en ampermeter?
4. Vilket batteri får lampan att lysa starkast, ett batteri med 4,5 volt eller ett batteri med 9 volt? Varför?

 

 

 

Statisk elektricitet

Planering finns på Unikum.

Statisk elektricitet

s.26-29 i fysikboken

Elektroner kan byta plats

• När man gnuggar ballongen mot håret går elektroner från håret till ballongen.
• Ballongen får många elektroner och blir negativt laddad.
• Håret får lite elektroner och blir positivt laddad.

Animation  med ballongen:  http://phet.colorado.edu/en/simulation/balloons

 

Fast, flytande och gas

s.15-17 i fysikboken.

 

 

Kol är det grundämne som har högst smältpunkt, 3550 grader Celsius.

Volfram (en metall) är det grundämne som har högst kokpunkt, 5927 grader Celsius.

 

Flytande syre:

Atomer

Atomer är pyttesmå, vi kan inte se dom. I en punkt finns det 10 000 000 atomer. Atomerna bygger upp ALLT.

Det finns över 100 olika sorters atomer.

Molekyl

Grupper av atomer. Två eller flera atomer tillsammans.

 

 

Värme

Värme är ett mått på hur mycket atomerna och molekylerna rör sig. Ju högre temperatur, desto mer rör de sig.

Ju mer atomerna och molekylerna rör sig, desto mer plats behöver dem. Därför utvidgar sig ämnen när de värms.

Olika värmen utvidgar sig olika mycket. T.ex. metall utvidgar sig mer än glas.

När det är sommar så utvidgar sig metallen i elledningarna och metalltrådarna blir längre.

När temperaturen sjunker på vintern så sträcks ledningarna eftersom kylan gör att de dras ihop.

 

Värme kan mätas i tre olika enheter; Celcius, Kelvin och Fahrenheit.

Vid den absoluta nollpunkten har fysikerna räknat ut att då rör sig inte atomerna ingenting och är helt stilla. Detta är den lägsta temperaturen som kan finnas, men det har inte nåtts någon gång i verkligheten, fast fysikerna har varit väldigt nära.

 

Vatten har ovanliga egenskaper

Kolla på youtubeklippet och pausa när han ställer frågor och försök svara på dem.

 

Spridning av värme

Värme sprids på tre olika sätt:

1. Ledning

Olika material leder värme olika bra. Exemplevis metall leder värme bra och luft leder värme dåligt.

2. Strömning

3. Strålning

Tryck – Inför prov

För att bedöma förmågan att beskriva och förklara görs prov görs digitalt i Socrative. Provet består av flervalsfrågor och frågor där man skriftligt ska beskriva och förklara.

Uppgifter att öva genom

 

• Kap 7.1 s.123   Uppgift 1-7​
  ​
• Kap 7.2 s.127    Uppgift 1-4 (på s.334 finns densitetstabellen inte s.333), 6-8​
  ​
• Kap 7.3. s.132. Uppgift 1,5,6,8,9​
• Finalen (som en diagnos) på papper

 

Spektrum har även en webbapp.
Välj kapitel 7 och du kan få text uppläst (fast är en nyare upplaga av boken är den ni har), öva på begrepp och svara på frågor.

 

 

Tryck i gaser

Läxa: Titta på youtube-klippet och svara på frågorna.

1. Varför finns det lufttryck?
2. Var är lufttrycket störst, på stranden Tylösand eller uppe på ett högt berg?
3. Hur gör tryck att vi kan flyga?
4. Vad har molekylerna med tryck i gas att göra?
5. Vad är det för skillnad på övertryck och undertryck?

 

Animation: https://phet.colorado.edu/sims/html/states-of-matter-basics/latest/states-of-matter-basics_en.html