11
Orka Kafli 5 Ljós 23. mars 2005 Kristján Þorvaldsson kristjan @ seltjarnarnes.is http://www.valo.is/kristjan 1 5.1 Hvað er ljós? Rafsegulbylgjur eru bylgjur sem eiga það sameiginlegt að myndast við breytingu á rafsegulsviði. Rafsegulbylgjur geta ferðast í tómarúmi og fara um með hraða 3 · 10 8 m s (ljóshraði). Sýnilegt ljós er dæmi um rafsegulbylgju. Útvarpsbylgjur, örbylgjur, röntgengeislar, innrauðir geislar, útfjólubláir geislar og gamma geislar eru allt rafsegulbylgjur sem myndast við breytingar á rafsegulsviði hver með sýnum hætti. Útvarpsbylgjur miðla merkjum sem breytast í hljóð í viðtækjunum. Örbylgjur eru meðal annars notaðar til að miðla sjónvarpsmerkjum með þá sérstökum örbylgjusendum og örbylgjuloftnetum. 2 5.1 Hvað er ljós? Röntgengeislar eru gagnlegir þegar skoða þarf ýmsa innri hluta líkamans. Útvarps- og örbylgjur, röntgen- og innrauðir geislar, útfjólublátt ljós og gammageislar eru í meginatriðum sama eðlis og sýnilegt ljós sem við skynjum. Það sem skilur þessi fyrirbrigði að er það að augun eru ekki næm fyrir þessum bylgjulengdum og þess vegna tölum við um ósýnilegar rafsegulbylgjur eða ósýnilega geislun. Sýnilegt ljós er því aðeins þær rafsegulbylgjur sem augu okkar eru næm fyrir. Við tölum þó stundum um innrautt ljós og útfjólublátt ljós. Ljós á oft uppruna sinn í frumeindum efnis. 3 5.1 Hvað er ljós? Rafeindir sveima umhverfis kjarna frumeindar á rafeindahvolfum (orkuhvolf eða rafeindahvolf). Rafeindirnar búa yfir ákveðnum orkuskammti en geta á hinn bóginn bætt við sig orku og þá hoppa þær upp á hærra rafeindahvolf (orkuhvolf). Síðar geta rafeindirnar látið þessa orku frá sér í örsmáum skammti sem kallast ljóseind. Ljóseindin býr nákvæmlega yfir þeirri umfram orku sem rafeindin gaf frá sér. Ljósið er gert úr þessum örsmáu orkueindum; ljóseindunum. Líta má á ljós sem streymi ljóseinda. 4

Orka - Náttúrufræði í 9. og 10. bekk í Valhúsaskólavalo.kt.is/phys0405/pdf/or/gl_5kaf_4up.pdfí mismunandi litum ljóssins: rautt, rauðgult, gult, grænt, blátt og útfjólublátt

  • Upload
    lenhu

  • View
    218

  • Download
    3

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Orka - Náttúrufræði í 9. og 10. bekk í Valhúsaskólavalo.kt.is/phys0405/pdf/or/gl_5kaf_4up.pdfí mismunandi litum ljóssins: rautt, rauðgult, gult, grænt, blátt og útfjólublátt

'

&

$

%

Orka

Kafli 5

Ljós

23. mars 2005

Kristján Þorvaldsson

kristjan @ seltjarnarnes.is

http://www.valo.is/∼kristjan

1

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Rafsegulbylgjur eru bylgjur sem eiga það

sameiginlegt að myndast við breytingu á

rafsegulsviði.

• Rafsegulbylgjur geta ferðast í tómarúmi og

fara um með hraða 3 · 108 m

s(ljóshraði).

• Sýnilegt ljós er dæmi um rafsegulbylgju.

• Útvarpsbylgjur, örbylgjur, röntgengeislar,

innrauðir geislar, útfjólubláir geislar og

gamma geislar eru allt rafsegulbylgjur sem

myndast við breytingar á rafsegulsviði hver

með sýnum hætti.

• Útvarpsbylgjur miðla merkjum sem

breytast í hljóð í viðtækjunum.

• Örbylgjur eru meðal annars notaðar til að

miðla sjónvarpsmerkjum með þá sérstökum

örbylgjusendum og örbylgjuloftnetum.

2

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Röntgengeislar eru gagnlegir þegar skoða

þarf ýmsa innri hluta líkamans.

• Útvarps- og örbylgjur, röntgen- og

innrauðir geislar, útfjólublátt ljós og

gammageislar eru í meginatriðum sama

eðlis og sýnilegt ljós sem við skynjum.

• Það sem skilur þessi fyrirbrigði að er það

að augun eru ekki næm fyrir þessum

bylgjulengdum og þess vegna tölum við um

ósýnilegar rafsegulbylgjur eða ósýnilega

geislun.

• Sýnilegt ljós er því aðeins þær

rafsegulbylgjur sem augu okkar eru næm

fyrir.

• Við tölum þó stundum um innrautt ljós og

útfjólublátt ljós.

• Ljós á oft uppruna sinn í frumeindum efnis.

3

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Rafeindir sveima umhverfis kjarna

frumeindar á rafeindahvolfum (orkuhvolf

eða rafeindahvolf).

• Rafeindirnar búa yfir ákveðnum

orkuskammti en geta á hinn bóginn bætt

við sig orku og þá hoppa þær upp á hærra

rafeindahvolf (orkuhvolf).

• Síðar geta rafeindirnar látið þessa orku frá

sér í örsmáum skammti sem kallast ljóseind.

• Ljóseindin býr nákvæmlega yfir þeirri

umfram orku sem rafeindin gaf frá sér.

• Ljósið er gert úr þessum örsmáu

orkueindum; ljóseindunum.

• Líta má á ljós sem streymi ljóseinda.

4

Page 2: Orka - Náttúrufræði í 9. og 10. bekk í Valhúsaskólavalo.kt.is/phys0405/pdf/or/gl_5kaf_4up.pdfí mismunandi litum ljóssins: rautt, rauðgult, gult, grænt, blátt og útfjólublátt

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

Mynd 1: Sýnilegt ljós myndast þegar örvaðar

rafeindir hverfa aftur til fyrri stöðu sinnar í frum-

eindinni og láta frá sér orku í mynd rafsegul-

bylgna.

5

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Sumar ljóseindir hafa meiri orku en aðrar.

• Orka ljóseindanna er háð því hversu mikla

orku rafeind í frumeind gaf frá sér þegar

ljóseindin varð til.

• Magn orkunnar í hverri ljóseind ákvarðar

eiginleika hennar.

• Ljóseindir röntgengeisla eru talsvert

orkuríkari en ljóseindir í sýnilegu ljósi og

teljast háorkuljóseindir.

• Hver ljóseind í útvarpsbylgjum er

orkurýrari en hver ljóseind sýnilegs ljóss.

• Ljóseindir útvarpsbylgna eru lágorku

ljóseindir.

6

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Ljós og önnur rafsegulgeislun hefur bæði

bylgju- og eindaeiginleika.

• Þetta er stundum nefnt tvíeðli ljóss.

• Orka hverrar ljóseindar er því meiri sem

tíðni bylgjunnar er hærri.

• Heildarorkan í geisluninni fer eftir fjölda

ljóseindanna og þeirri orku sem hver

ljóseind býr yfir.

• Munurinn á hinum ýmsu tegundum

rafsegulbylgna er meðal annars sá að

ljóseindir þeirra búa yfir mismikilli orku.

• Allar rafsegulbylgjur hafa ákveðin

sameinkenni.

• Ólíkt hljóðbylgjum þurfa þær ekki

bylgjubera til að flytjast úr stað.

7

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Rafsegulbylgjur geta því borist gegnum

tómarúm geimsins.

• Þar berast líka allar rafsegulbylgjur með

sama hraða.

• Í lofttæmi er hraði ljóss um 3 · 108 m

s.

• Þegar ljós berst gegnum efni fer það örlítið

hægar en um tómarúm.

• Þá er hraðinn mismunandi eftir

bylgjulengdum og eftir því um hvaða efni

er að ræða.

• Ljós fer til dæmis hægar gegnum gler en

vatn og rauðar bylgjulengdir fara hraðar en

hinar bláu.

• Allar rafsegulbylgjur eru þverbylgjur

• Hljóðbylgjur eru langsbylgjur vegna þess

að bylgjuorkan berst í sömu stefnu og

sveifluhreyfing sameindanna.

8

Page 3: Orka - Náttúrufræði í 9. og 10. bekk í Valhúsaskólavalo.kt.is/phys0405/pdf/or/gl_5kaf_4up.pdfí mismunandi litum ljóssins: rautt, rauðgult, gult, grænt, blátt og útfjólublátt

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Þegar ljóseindir hreyfast skapa þær bæði

rafsvið og segulsvið og sviðin standa

hornrétt á hreyfistefnu ljóssins.

• Þess vegna eru ljósbylgjur kallaðar

rafsegulbylgjur.

• Í þverbylgju er hreyfistefna bylgjunnar

hornrétt á raf- og segulsviðið.

• Bylgjuorka rafsegulbylgju færist beint

áfram en sveiflurnar ganga upp og niður

hornrétt á stefnu bylgjunnar.

Mynd 2: Í þverbylgju er hreyfistefna bylgjunnar

hornrétt á raf- og segulsviðið.

9

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Mesta fjarlægð bylgju frá jafnvægisstöðu er

nefnd útslag eða sveifluvídd.

• Fjarlægðin milli öldutoppa, eða öldudala,

bylgju kallast öldulengd eða

bylgjulengdin.

• Fjöldi bylgna sem fara fram hjá tilteknum

punkti á tímaeiningu er tíðni bylgjunnar.

• Samband milli tíðni og tíma er

tíðni =1

tími í sekúndum

Mynd 3: Ýmsar kennistærðir venjulegrar bylgju.

10

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Eðlisfræðingar flokka rafsegulbylgjur og

raða þeim upp í svokallað rafsegulróf

• Hver tegund geislunar í rafsegulrófinu hefur

ákveðna tíðni, bylgjulengd og orku.

• Í rafsegulrófinu eru allar rafsegulbylgjur og

raðast þær eftir vaxandi tíðni, minnkandi

bylgjulengd og aukinni orku ljóseinda.

Mynd 4: Rafsegulrófið samanstendur af mis-

munandi tegundum ljóss sem raðað er eftir vax-

andi tíðni og minnkandi bylgjulengd.

11

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Sýnilega rófið er aðeins lítill hluti

rafsegulrófsins og inniheldur þær

ljósbylgjur sem auga þitt er næmt fyrir.

• Sýnilega hluti litrófsins klofnar upp í

mismunandi liti sem hver hefur sína

bylgjulengd og tíðni.

• Hvítt ljós er blanda allra lita ljóss.

• Í sýnilega hluta rafsegulrófsins er tíðni

ljósbylgnanna frá 400 milljörðum og upp í

750 milljarðar hertz (rið).

• Mismunandi tíðni sýnilegs ljóss kemur fram

í mismunandi litum ljóssins: rautt,

rauðgult, gult, grænt, blátt og útfjólublátt.

• Litur ljóss er háður tíðninni.

• Rautt ljós er með lægsta tíðni og síðan vex

tíðnin og er hæst í útfjólubláu ljósi.

12

Page 4: Orka - Náttúrufræði í 9. og 10. bekk í Valhúsaskólavalo.kt.is/phys0405/pdf/or/gl_5kaf_4up.pdfí mismunandi litum ljóssins: rautt, rauðgult, gult, grænt, blátt og útfjólublátt

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Ljósbylgjur með lægri tíðni en rauða ljósið

hefur eru bylgjur innrauða ljóssins.

• Þú sérð ekki innrauða geisla en flestir hlutir

senda slíka geisla með varmageislun.

• Því heitari sem hlutur er þeim mun meiri

er innrauða geislunin sem stafar frá honum.

• Jafnframt breytist liturinn og ef hluturinn

verður nægilega heitur fer hann að senda

frá sér sýnilegt ljós; hann glóir.

• Útvarpsbylgjur koma næst handan

innrauðu geislunarinnar.

• Hluti útvarpsbylgna eru kallaðar örbylgjur

og bylgjur sem ratsjár senda út.

• Bylgjur sem eru hægra megin við fjólublátt

á sýnilega rófinu kallast út útfjólubláar.

• Þær eru mjög orkuríkar og geta skaðað

lífverur.

13

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Útfjólublá geislun er notuð til þess að eyða

gerlum og auka geymsluþol matvæla.

• Utar á ósýnilega rófinu eru bylgjur með

enn hærri tíðni.

• Fyrst koma röntgengeislar sem fara

auðveldlega gegnum mörg efni.

• Þá má nota til þess að taka myndir af

innviðum hluta og innri líffærum manna og

annarra lífvera.

• Mjög mikil röntgengeislun getur reynst

skaðleg.

• Næst röntgengeislum koma gammageislar.

• Ákveðin geislavirk efni gefa frá sér

gammageisla.

• Öll efni í náttúrunni sem hafa hærri

sætistölu en 82 hafa geislavirkar samsætur.

14

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Það eru frumeindir sem hafa tilhneigingu

til að klofna í smærri frumeindir sem eru

stöðugri.

• Þegar kjarnar frumeinda breytast við

kjarnaklofnun losnar gríðarleg orka og stór

hluti þessarar orku losnar á formi

gammageislunar.

• Þær útvarpsbylgjur sem hafa mestu tíðnina

nefnast örbylgjur og er bylgjulengd þeirra

er aðeins fáeinir sentímetrar.

• Bylgjur í örbylgjuofnum eru dæmi um

örbylgjur.

• Vatn í matvælum tekur til sín orku

örbylgna og orka þeirra breytist í

hreyfiorku sameinda vatnsins.

15

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Ílát úr gleri eða plasti og hleypa örbylgjum

gegnum sig og hitna af þeim sökum ekki í

örbylgjuofni.

• Örbylgjur koma líka að notum í fjarskiptum

til að mynda með miðlun sjónvarpsmerkis.

• Fjarskipti með farsímum byggjast á

örbylgjum.

• Örbylgjur miðla upplýsingum auðveldlega

vegna þess að fjöll, hús eða tré verða þeim

lítil fyrirstaða.

• Örbylgjur eru líka nýttar við

veðurathuganir.

16

Page 5: Orka - Náttúrufræði í 9. og 10. bekk í Valhúsaskólavalo.kt.is/phys0405/pdf/or/gl_5kaf_4up.pdfí mismunandi litum ljóssins: rautt, rauðgult, gult, grænt, blátt og útfjólublátt

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

• Bylgjulíkan ljóss skýrir vel flest einkenni

ljóss og hefur verið ríkjandi frá því snemma

á 19. öld.

• Um aldamótin 1900 uppgötvuðu

eðlisfræðingar eiginleika sem er nefndur

ljósröfun þar sem ljós hegðar sér fremur

sem agnir (skammtar) en bylgja.

• Eðlisfræðingar lýsa ljósi þannig að það sé

bæði agnir og bylgjur og nefnist þetta

tvíeðli ljóss.

• ⇒ Upprifjun 5.1

17

'

&

$

%

5.1 Hvað er ljós?

Mynd 5: Orkan sem býr í hverri ljóseind fjólu-

blás ljóss getur skapað rafstraum (efri hluti

myndar) en það geta ljóseindir rauða ljóssins

ekki (neðri hluti myndar).

18

'

&

$

%

5.2 Ljósgjafar

• Bæði sólin og tunglið gefa frá sér ljós.

• Sólin sendir frá sér sitt eigið ljós en frá

tunglinu berst ljós sem endurkastað er frá

til að mynda sólinni.

• Nær allt ljós sem berst til jarðar kemur frá

sólinni.

• Sólin og aðrir hlutir sem stafa frá sér eigin

ljósi eru sagðir lýsandi.

• Sólstjörnur, ljósaperur og eru kerti lýsandi.

• Tunglið og flestir aðrir hlutir sjást vegna

þess að ljós fellur á þá og endurkastast

síðan af þeim.

• Hlutir sem sjást vegna þess að þeir

endurkasta ljósgeislum eru sagðir upplýstir.

• Glóðar-, flúr- og neonljós eru lýsandi en

ljósið myndast með ólíkum hætti.

19

'

&

$

%

5.2 Ljósgjafar

• Flúr- og neonljós myndast við afhleðslu

gass en glóðaljós vegna glóandi hita

málmvírs.

• Ákveðnir hlutir geta hitnað svo að þeir

taka að glóa og gefa þá frá sér ljós.

• Glóðarljós sem notuð eru á heimilum og

víðar lýsa á þennan hátt.

• Grannur vír úr málminum wolfram hitnar

þegar kveikt er á perunni því rafeindir

flæða gegnum vírinn.

• Hann lætur frá sér ljóseindir sýnilegs ljóss.

• Sumir lampar lýsa þótt þeir séu kaldir.

• Rafeindirnar dynja á gassameindum

(kvikasilfursgufu og argongasi).

• Kvikasilfursgufan gefur frá sér útútfjólubláa

geisla sem varpast yfir á sérstakt efni

(ljómefni) sem gefur frá sér sýnilegt ljós.

20

Page 6: Orka - Náttúrufræði í 9. og 10. bekk í Valhúsaskólavalo.kt.is/phys0405/pdf/or/gl_5kaf_4up.pdfí mismunandi litum ljóssins: rautt, rauðgult, gult, grænt, blátt og útfjólublátt

'

&

$

%

5.2 Ljósgjafar

• Litur flúrperu ræðst af gerð þess ljómefnis

sem hún er húðuð með.

• Líkt og flúrljós myndast neonljós við það

að rafmagn fer gegnum pípu sem inniheldur

gas.

• Þegar ljós fellur á efni getur þrennt gerst...

1. Efnið drekkur ljósið í sig.

2. Efnið endurkastar ljósinu.

3. Ljósið fer í gegn.

• Sumir hlutir drekka betur í sig ljós en aðrir

og því dekkri sem hluturinn er þeim mun

meira ljós drekkur hann í sig.

21

'

&

$

%

5.2 Ljósgjafar

• Allir hlutir endurkasta hluta þess ljóss sem

á þá fellur sem veldur því að þeir sjást og

ljósið endurvarpast mjög reglulega af hlut

segjum við að það speglist; til að mynda

speglar, sléttur vatnsflötur og vel slípaður

flötur.

• Þegar efni er gagnsætt fer ljós í gegnum

það; gler, vatn og loft eru dæmi um gagnsæ

efni.

• ⇒ Upprifjun 5.2

22

'

&

$

%

5.3 Speglun

• Endurkast ljóss kallast speglun.

• Eðli speglunar ræðst af áferð þess flatar

sem ljós fellur á.

• Spegill með mjög slétt yfirborð

endurvarpar ljósinu á reglubundinn hátt og

myndin sem skapast er nákvæm eftirmynd.

• Slík speglun nefnist regluleg speglun.

• Dreifð speglun kemur fram þegar ljós

endurvarpast af óreglulegum fleti.

23

'

&

$

%

5.3 Speglun

Mynd 6: Ljósgeislar sem speglast af sléttum

fleti dreifast ekki mikið (efri hluti myndar)

en ljósgeislar sem endurkastast af ójöfnu yfir-

borði dreifast á hinn bóginn talsvert (neðri hluti

myndar).

24

Page 7: Orka - Náttúrufræði í 9. og 10. bekk í Valhúsaskólavalo.kt.is/phys0405/pdf/or/gl_5kaf_4up.pdfí mismunandi litum ljóssins: rautt, rauðgult, gult, grænt, blátt og útfjólublátt

'

&

$

%

5.3 Speglun

• Spegill er hver sá hlutur sem hefur

nægilega slétt yfirborð til þess að

endurvarpa ljósi og skapa spegilmynd.

• Myndir sem koma fram í sléttum speglum

sýnast vera bak við hann.

• Hún snýr réttu hliðinni upp er sömu

stærðar og fyrirmyndin og virðist jafnlangt

aftan við spegilinn og fyrirmyndin er fyrir

framan hann.

• Í spegli virðist þó vinstri verða hægri og

öfugt.

25

'

&

$

%

5.3 Speglun

Mynd 7: Sléttur spegill: Mynd verður til í slétt-

um spegli. Ljósgeislarnir sem koma frá sama

stað á hundinum og endurvarpast en koma í raun

aldrei saman framan við spegilinn. Ef þeir hins

vegar eru framlengdir aftur fyrir spegilinn virð-

ast þeir koma frá einum og sama stað fyrir aftan

hann og þar verður mynd til.

26

'

&

$

%

5.3 Speglun

• Kúptur spegill er með yfirborð sem er

bogið en ekki flatt.

• Ljósgeislarnir dreifast þegar þeir

endurvarpast af yfirborði kúpts spegils.

• Spegilmynd í kúptum spegli er minni en

hluturinn sem er fyrirmynd hennar og líkt

og spegilmynd slétts spegils virðist hún

vera aftan spegilsins.

• Kúptir speglar spegla ljós sem kemur frá

mjög víðu sjónarhorni.

• Hlutir virðast vera fjær en þeir eru í raun

og veru.

27

'

&

$

%

5.3 Speglun

Mynd 8: Kúptur spegill: Spegillinn dreifir ljós-

geislum sem endurvarpast af speglunarfleti.

28

Page 8: Orka - Náttúrufræði í 9. og 10. bekk í Valhúsaskólavalo.kt.is/phys0405/pdf/or/gl_5kaf_4up.pdfí mismunandi litum ljóssins: rautt, rauðgult, gult, grænt, blátt og útfjólublátt

'

&

$

%

5.3 Speglun

• Ef yfirborð spegilsins er íhvolft kallast hann

holspegill.

• Þegar ljósgjafa er komið fyrir nákvæmlega í

brennipunkti holspegils kemur dálítið

merkilegt í ljós og allir ljósgeislarnir

endurkastast samsíða til baka í

samþjöppuðum ljósgeisla.

• Perunni í vasaljósum er komið fyrir í

brennipunkti holspegilsins þannig að

ljósgeislarnir sem endurkastast mynda

öflugan geisla.

• Holspegill endurvarpar þeim geislum sem

koma samsíða ási spegilsins þannig að þeir

koma saman í punkti sem nefnist

brennipunktur.

• Ás spegilsins er ímynduð lína sem dregin er

gegnum brennipunktinn og miðju

spegilsins.

29

'

&

$

%

5.3 Speglun

Mynd 9: Holspegill: spegill endurvarpar þeim

geislum sem koma samsíða ási spegilsins þannig

að þeir koma saman í punkti sem nefnist brenni-

punktur. Ás spegilsins er ímynduð lína sem

dregin er gegnum brennipunktinn og miðju speg-

ilsins. Ef ljósgjafa er komið fyrir í brenni-

punkti endurkastast ljósgeislarnir allir samsíða

frá spegli. Engin mynd verður til en samþjapp-

aður ljósgeisli myndast.

• ⇒ Upprifjun 5.3

30

'

&

$

%

5.4 Ljósbrot

• Ljós bognar ekki eða brotnar þegar það fer

gegnum efni heldur ferðast eftir beinni línu.

• Þegar ljós fer úr einu efni og yfir í annað

breytir ljósið hinsvegar um stefnu.

• Þessi stefnubreyting ljóssins kallast

ljósbrot.

• Ljósbrot verður þó ekki ef ljósið fellur þvert

(lóðrétt) á yfirboð.

• Ljósbrot verður vegna þess að ljósið fer

mishratt í mismunandi efnum.

• Þegar það fer úr einu efni í annað hægir

það ýmist á sér eða eykur hraða sinn.

• Þegar hvítt ljós fer gegnum prisma

myndast litróf það er ljósið aðgreinist

sundur í frumliti sína.

31

'

&

$

%

5.4 Ljósbrot

• Sýnilega litrófið samanstendur af litunum

rauður, rauðgulur, gulur, grænn, blár og

fjólublár.

• Þegar hvítt ljós berst úr lofti yfir í annað

efni breytist hraði þess og það brotnar.

• Ljós af mismunandi tíðni brotnar hins

vegar mismikið.

• Fjólublátt ljós hefur stystu bylgjulengdina

(hæstu tíðnina) og brotnar mest en rautt

ljós er með lengstu bylgjulengdina og

brotnar minnst.

• Þetta leiðir til þess að hvítt ljós skilst

sundur í liti litrófsins.

• Hægt er að brjóta hvítt ljós og mynda litróf

í prisma.

• Ljós brotnar þegar það kemur inn í prisma

og líka þegar það hverfur út úr því.

32

Page 9: Orka - Náttúrufræði í 9. og 10. bekk í Valhúsaskólavalo.kt.is/phys0405/pdf/or/gl_5kaf_4up.pdfí mismunandi litum ljóssins: rautt, rauðgult, gult, grænt, blátt og útfjólublátt

'

&

$

%

5.4 Ljósbrot

Mynd 10: Prisma: Hvítt ljós brotnar þegar það

fer í gegnum prisma. Ljósbylgjur af mismun-

andi bylgjulengd brotna mismikið og þess vegna

brotnar hvíta ljósið í hina mismunandi liti lit-

rófsins.

33

'

&

$

%

5.4 Ljósbrot

• Linsa er gagnsær hlutur sem brýtur

ljósgeisla.

• Sagt er að linsan stilli og skerpi ljósið þegar

það fer gegnum hana.

• Flestar linsur eru úr gleri eða plasti og eru

ýmist með einn eða tvo bogna fleti.

• Þegar ljósgeislarnir fara gegnum linsuna

brotna þeir svo að þeir færast ýmist nær

eða fjær hver öðrum og safnast saman eða

dreifast.

• Safnlinsur er þykkari í miðju en til

jaðranna.

• Geislar ljóssins brotna í átt að miðju það er

þykkasta hluta hennar.

• Safnlinsa getur skapað mismunandi myndir

allt eftir þeim tækjum sem hún er hluti af.

34

'

&

$

%

5.4 Ljósbrot

• Stundum er myndin á hvolfi og minni en

fyrirmyndin eins og í myndavél.

• Myndin sem kemur fram í linsu í smásjá er

líka á hvolfi en í þessum tilvikum er hún

stærri en fyrirmyndin.

• Safnlinsa getur líka kallað fram mynd sem

snýr réttu hliðinni upp og er stækkuð.

• Það á við um stækkunargler og augngler í

kíki.

• Dreifilinsur eru þykkastar til jaðranna og

þynnstar í miðju.

• Þær brjóta ljós svo að það dreifist og verða

ljósgeislarnir með sundurleitum blæ.

• Myndir sem dreifilinsur kalla fram snúa

rétt og eru minni en fyrirmyndin.

35

'

&

$

%

5.4 Ljósbrot

Mynd 11: Helstu atriði í gerð auga.

• Ef augnknötturinn (augað í heild sinni) er

of langur fellur myndin framan við sjónuna.

• Ef svo er ástatt er talað um nærsýni.

• Linsa sem ræður bót á þessu yrði að dreifa

ljósgeislunum áður en þeir berast inn í

augað.

• Það gerir dreifilinsa eða dreifigler.

36

Page 10: Orka - Náttúrufræði í 9. og 10. bekk í Valhúsaskólavalo.kt.is/phys0405/pdf/or/gl_5kaf_4up.pdfí mismunandi litum ljóssins: rautt, rauðgult, gult, grænt, blátt og útfjólublátt

'

&

$

%

5.4 Ljósbrot

Mynd 12: Nærsýni er löguð með dreifiglerjum

en fjarsýni með safnglerjum.

• Ef augnknötturinn er of stuttur fellur skörp

mynd aftan sjónunnar.

• Viðkomandi sér fjarlæga hluti skýrt en

nálægir hlutir verða óskýrir.

• Þessi kvilli nefnist fjarsýni.

• Safnlinsa eða safngler sem færir ljósgeisla

hvern að öðrum er notuð til þess að ráða

bót á fjarsýni.

• ⇒ Upprifjun 5.4

37

'

&

$

%

5.5 Litir ljóss

• Þegar ljós fellur á efni fer það eftir eðli

efnisins hvort það drekkur ljósið í sig,

endurpar því eða hleypir því gegnum sig.

• Epli eða annar ógagnsær hlutur hleypir alls

engu ljósi gegnum sig.

• Eplið drekkur ljós í sig að hluta og

endurvarpar hinum hlutanum.

• Litur og ógnsæi hlutar hlýtur því að ráðast

af lit þess ljóss sem hann endurvarpar.

• Rautt epli endurvarpar rauðum geislum en

drekkur alla aðra geisla í sig og græn

laufblöð plantna endurvarpa grænum

geislum en drekka aðra liti ljóssins í sig.

• Hvítur hlutur endurvarpar því öllum litum

enda er hvítt ekkert annað en bland allra

lita.

38

'

&

$

%

5.5 Litir ljóss

• Ef hlutur gleypir alla liti ljóss varpar hann

engu ljósi aftur til þín og sýnist svartur.

• Svart táknar þess vegna að engum litum er

til að dreifa.

• Flestir hlutir endurvarpa hins vegar fleiri

en einum lit.

• Þessir litir renna saman og skapa

margvíslegar litablöndur til að mynda

ljósblágrænan og brúnan lit.

• Gagnsæir hlutir hleypa ljósi gegnum sig.

• Litur slíkra hluta ræðst af því ljósi sem fer

gegnum þá og berst þér til augna.

• Sumir gagnsæir hlutir gleypa ákveðna liti

ljóssins.

• Rautt gler gleypir alla liti nema rauðan

sem fer greiðlega gegnum það.

39

'

&

$

%

5.5 Litir ljóss

• Grænt gler hleypir á sama hátt eingöngu

grænum geislum ljóss gegnum sig.

• Venjulegt rúðugler hleypir gegnum sig

öllum litum ljóss og er sagt litlaust eða

glært.

• Allt ljós himinsins kemur frá sólinni sem

gefur frá sér hvítt ljós það er ljós sem er

blanda allra lita.

• Þegar hvítt ljósið kemur inn í lofthjúp

jarðar dreifist það í loftinu.

• Rautt og gult ljós dreifist lítið en bláu

geislarnir dreifast mest.

• Blátt ljós berst því til þín frá öllum hlutum

himinsins og þess vegna sérð þú himininn

bláan.

40

Page 11: Orka - Náttúrufræði í 9. og 10. bekk í Valhúsaskólavalo.kt.is/phys0405/pdf/or/gl_5kaf_4up.pdfí mismunandi litum ljóssins: rautt, rauðgult, gult, grænt, blátt og útfjólublátt

'

&

$

%

5.5 Litir ljóss

• Ef dreifingar ljósgeisla nyti ekki við í

lofthjúpnum yrði himinninn því svartur.

• Á tunglinu er himininn einmitt svartur

enda er þar enginn lofthjúpur til að dreifa

og varpa ljósi til augans.

• ⇒ Upprifjun 5.5

41

'

&

$

%

5.6 Ljós og tækni

• Meðal nýrra framfara á sviði ljóstækni má

nefna ljósþráðatækni og leisitækni.

• Ljósþráðatækni er fólgin í flutningi ljóss

langar leiðir eftir löngum, grönnum,

sveigjanlegum þráðum úr gleri eða plasti.

• Þræðirnir nefnast ljósleiðarar og hafa

margþætt notagildi.

• Ljósþræðir eru til að mynda mikilvægir í

læknisfræði, við miðlun sjónvarpsefnis,

símasambands og internetssambands.

• Hvítt ljós er blanda margra bylgjulengda

en leisira byggist hins vegar á ljósi af aðeins

einni bylgjulengd.

aÁstæða þess að höfundur þessa lesmáls kýs að rita

einlitan orkuríkan geisla sem leisir en ekki leysir er sú að

til er fyrirbæri sem leysir efni upp auðveldlega og er það

nefnt leysir. Því kýs ég til aðgreiningar að nota orðið

leisir um einlitan orkuríkan geisla.

42

'

&

$

%

5.6 Ljós og tækni

• Í leisigeisla eru allar bylgjur samfasa það er

að segja öldutoppar og öldudalir allra

bylgnanna standast á.

• Ljós frá leisitæki ferðast eftir nánast

samsíða línum og dreifist lítið sem ekkert.

• Vegna þessara eiginleika er leisigeisli

einstaklega bjartur og samþjappaður og

einlitur.

• Notagildi leisitækja er meðal annars á sviði

lækninga, iðnaðar og flutninga.

• Leisitækni er jafnframt notuð til þess að

segja fyrir um jarðskjálfta.

• Með leisitækni er unnt að geyma efni á

mynddiskum.

• ⇒ Upprifjun 5.6

43