Lys- og lydbølger

Lys & Lyd

Lyd er ligesom lys dvs. udbreder sig med en bestemt hastighed. Men i modsætning til lysbølger, som er elektromagnetiske bølger, der kan bevæge sig afsted i tomrum, kræver lyd bølger et medie at bevæge sig i.

Lyd bevæger sig som bølger gennem forskellige stoffer, som f.eks. luft eller vand, hvilket gør, at der er fuldstændigt stille i rummet, da vakuumet ikke kan bære lyden rundt. 

Lydbølgerne bevæger sig gennem luften med ca. 340 m/s, mens lys bevæger sig med en hastighed på 300,000 km/s. 

For eksempel: Når det tordner, kommer lyset altid før lyden, fordi lysbølger er meget hurtigere en lydbølger.

Forskellen på lys og lyd:

Lys og lyd er to vidt forskellige form for bølger. Lyd er trykbølger der udbreder sig gennem luft, hvor i modsætning lys er er elektromagnetiske bølger, der består af elektriske og magnetiske felter, hvis størrelse varier med tid. Bølger flytter energi, og ikke masse, hvilket er grunden til suset af sted når man er i vandet. Lyd har noget der kaldes for longitudinalbølger, altså længdebølger hvor luftmolekylerne svingninger mens der foregår langs en parallel akse med udbredelsesretningen, hvor transversalbølgerne, altså de elektromagnetiske bølger har de elektriske og magnetiske felter der er vinkelrette mod hinanden og udbredelsesretningen. Udover det er udbredelseshastigheden for de to bølger også forskellige. Lydens hastighed er = ca. 343 m/s, hvorimod lyset er som vi alle ved 3,00 * 10^8 = 300.000.000 km/t. Dvs. at den er million gange hurtigere end lydens.

Man kan udregne periodiske bølgers hastighed med en simpel formel.
• v = f * λ
• v = Bølgens Hastighed
• f = Frekvens
• λ (= Lambda) = Bølgelængde

Udbredelsesmedie:

Lyd bevæger sig som bølger gennem forskellige stoffer såsom: luft, vand osv. Hvilket er grunden til at der er fuldstændig stille i rummet. En bølgebevægelse overfører nemlig energi fra et sted til et andet uden at overføre stof (vand, luft eller lignende).

Lydhastigheden afhænger af 2 ting:

• Den første ting er stoffets "sammenpresselighed", som skal forståes sådan at jo vanskeligere det er at presse stoffet sammen, desto hurtigere forplanter lyden sig gennem det. Derfor går lyden langsommere gennem luft end gennem væsker og faste stoffer. I et materiale som f.eks gummi, er det meget sammenpresseligt, da lydhastigheden kun er 50 m/s.

• Den anden ting er stoffets massefylde. Jo større massefylde (tungere materiale), des langsommere lydforplantning vil der være .

Lydens hastighed handler om i bund og grund hvilket materiale den forplanter sig gennem.

Nedenfor ses der et eksempel på lydens hastighed i forskellige stoffer. 

Stof	Temperatur	Lydens hastighed	Temperatur	Lydens hastighed
Luft	15 °C	340 m/s	20 °C	343 m/s
Vand	15 °C	1485 m/s	20 °C	1482 m/s
CO2	15 °C	265 m/s	20 °C	268 m/s
Træ (eg)	15 °C	ca. 4000 m/s	20 °C	4100 m/s
Glas	15 °C	ca. 5000 m/s	20 °C	5044 m/s
Stål (jern)	15 °C	ca. 5100 m/s	20 °C	5190 m/s

Viden om lys og farver og andre finurlige størrelser.

Lys & Farver

Lys er en elektromagnetisk stråling der opstår når en elektron bevæger sig frem og tilbage mellem elektronskallerne. Dette skaber partikler der kaldes for "fotoner" som i store mængder skaber synligt lys. Partiklerne transporterer energi i form af en elektromagnetisk stråling. Lys er også energi fra solen der sender de elektromagnetiske bølger ud i rummet. De bølger som rammer jorden kaldes for lys. Solen sender også bølger ud med forskellige bølgelængder, som mennesker ikke kan se med det blotte øje. I fysik tales der om frekvens F og bølgelængde (lambda) af lys. Synligt lys har en bølgelængde fra 400 til 700 nm. Afstanden på to bølgetoppe kaldes for bølgelængden.

Frekvensen er lysets bølgebevægelser pr. sekund som måles i hertz (hz). Jo højere frekvens, desto mere energi. Der er derfor en sammenhæng mellem lysets bølgelængde og lysets frekvens. Farver er "noget" der sker i hjernen, men vi siger normalt at det er en egenskab ved lyset. Det tager 8 min. for solens lys at nå til jorden.

Øjets syn på farver er tilknyttet tapcellerne og opfattelsen af lys er tilknyttet hejstavcellerne, hvilket er de to vigtige celler i øjnene. Øjets synsnerver sender informationer om lyset til hjernens occioitallapper, som derefter danner et billede. Lyset rammer først hornhinden, derefter fortsætter det gennem pupillen. Det bøjes af linsen og fremkastes gennem glaslegemet på nethinden.

Sidespring om hundes farvesyn

Stavceller og tapceller er de to vigtigste celler i nethinden. Vi bruger stavceller til at se bevægelser. De fungerer dog bedst ved lav belysning. Tapceller fungerer bedst ved dagslys og bruges til at registrere farver. Mennesket har 3 typer af tapceller. hunde har kun 2 typer af tapceller. Det svarer til et menneske der er farveblind og ikke kan se forskel på rød og grøn. Desuden opfatter hunde blåt og gult mest, hvorimod de opfatter grønt og rødt mindre godt. Grønt opfattes for hunden næsten som hvidt.

Partikelbølge er et fænomen som arbejdes med inden for fysik. At lys opfører sig som bølger er ikke helt let at forstå, da bølger skal have et medium at udbrede sig i, altså "vandbølger". Det er ikke vand som flytter sig, kun energien. Men det er dog ikke altid at lys opfører sig som bølger, som er kendt fra sidste halvdel af 1800 tallet. Lys er kvantificeret. Der udsendes i kvanter med en bestemt energimængde  => man kan derfor opfatte lys som partikler = fotoner.

Partikel-bølge - Bohr & Einstein:

• Einstein: ”vi mangler viden – modellen er ikke korrekt / fuldkommen” - "Vorherre er raffineret, men ikke ondskabsfuld"  - Albert Einstein (1879-1955))

• Bohr: Spørgsmålet ”Er lys bølger eller partikler” – er meningsløst, spørg ”opfører lys sig som bølger eller partikler – Ja”. Under nogen omstændigheder det ene, og under andre omstændigheder det andet.

Big Bang & Kosmologi

Big Bang

Universet opstod for ca. 13,7 mia. år siden ved en kæmpe eksplosion ved det vi kalder big bang. Big bang fortæller ikke hvordan universet blev til, men derimod hvad der skete efter. Pga. af en masse teorier er man kommet frem til at universet bliver ved med at udvide sig, og fordi det bliver ved med at udvide sig, vil det sige at det før har været presset tæt sammen. Det var ikke kun selve universet der opstod ved big bang, det var også der tiden startede. Kort efter big bang så universet anderledes ud end det gør i dag. Partikler fløj frit omkring, men med tiden smeltede partiklerne sammen til elementarpartikler (Protoner, neutroner og elektroner). Senere gik disse partikler sammen og dannede grundstoffer som brint og helium, som der i dag er mest af i universet. 
I starten var temperaturen over 10^27 Kelvin og er siden faldet, samtidig med at universet har udvidet sig.

Big bang teorien

Big bang teorien er teorien om hvordan big bang er opstået. Den er understøttet af fire solide søjler; udvidelsen, fysikken, urstoffet og baggrundsstrålingen. 

Udvidelsen beskriver den måde universet udvider sig på. Den siger at galakserne bevæger sig bort fra jorden dvs. at jo længere væk galakserne er, jo større er deres hastighed væk fra os. Nu skulle man tro at vi er i universets centrum, men dette er ikke tilfældet. Ligegyldigt hvor man er i universet, vil galakser flyve bort i alle retninger. 

Fysikken mener at big bang teorien må være rigtig, da den måde kræfter og elementarpartikler opfører sig passer til det der skal til for at kvarker, elektroner og andre partikler kan udvikle sig til de kendte grundstoffer; galakser og mennesker. 

Der er opstået et urstof der indeholder ca. 76 % hydrogen og ca. 24 % helium. Man mente at det var en underlig blanding og at urstoffet burde indeholde ren hydrogen. Det kan forklares ved at sige vi har et plasma med 100 partikler. 88 protoner og 12 neutroner. Der bliver derfor dannet heliumkerner. Vi ved at der skal 2 neutroner og 2 protoner til at danne en kerne. Vi har 12 neutroner og 88 protoner og der kan derfor dannes 6 heliumkerner. Så har vi 76 protoner / hydrogenkerner tilbage. Det svarer til 76 % hydrogen ud af de 100 partikler og 24 % helium.

Baggrundsstrålingen er den stråling der er overalt. Den opstod ved big bang. Universet var først småt, men har senere hen udvidet sig. Det betyder at galaksernes afstand til hinanden også er vokset. Da afstanden mellem galakserne er blevet større er bølgelængden af stråling i universet også blevet større. Tiden efter big bang til ca. 400.000 år efter big bang indfangede atomkerner elektroner og blev til atomer. Det er den stråling der er i universet i dag. Før disse elektroner blev opfanget af atomkerner var elektroner ligesom vanddråber i en tåge som gjorde at strålingen blev bremset af elektronerne og universet var hvidt og uigennemsigtigt i forhold til i dag hvor rummet er gennemsigtigt, altså lys og anden stråling kan bevæge sig næsten uden at blive bremset. Siden dengang er universets bølgelængde blevet 1100 gange længere, dvs. universet er blevet 1100 gange større.

http://www.rummet.dk/universet
Link til gif af universet.

http://www.rummet.dk/universet/big-bang/big-bang-1
Fakta om big bang.

Kosmologi

Kosmologi er et felt inden for astronomi, der beskæftiger sig med universets udvikling igennem tiden. Det kosmologiske princip indebærer at Jorden ikke er placeret et udvalgt sted i universet, men at det faktisk ser ens ud for hvilken en som helst observatør. Det vil så sige, at der ikke findes et præcis "centrum". Det kosmologiske princip er en antagelse om, at universet over meget store afstande er henholdsvis homogent og isotopt. Homogent betyder at alt stoffet er jævnt fordel, hvor isotopt betyder at Universet ser ens ud i alle retninger.Kosmologi er generelt læren om Universets materielle struktur og rum-tidslige opbygning. Den observationelle kosmologi blev grundlagt af Edwin Hubble i 1920'erne. Han observerede, at galakserne fjerner sig hurtigere fra Jorden, desto fjerner de er. Når galakserne fjerner sig fra hinanden, kan man regne ud at de tidligere må have været tættere på hinanden end de er i dag. Det er på den måde, man kan se udviklingen af Universet. Når man spekulerer over det, så jo længere man bevæger sig i tiden, desto varmere og tættere bliver det i Universet. I Universets 1. tid var der milliarder af grader, hvor alt stoffet befandt sig i små former af partikler, som bevægede sig rundt om hinanden. Den situation har nemlig derfor givet anledning til selve Big Bang. Men siden da, er Universet blevet kølet af og efterhånden som det udviklede sig opstod de første stjerner og galakser.


I 2009, tog Hubble rumteleskopet et Hubble "Ultra Deep Field" billede. Dengang var der tale om påtagelser over 4 dage i 3 infrarøde bølgelænger, som ikke er synligt for det menneskelige øje.

Atom

                                  Hvordan kemi (det periodiske system) opfatter et atom.

I dps er atomer delt op alt efter hvor mange neutroner, protoner og elektroner den indeholder. Protoner er positiv. Det betyder at den er elementarladet hvilket er når det er elektrisk positivt ladet. En neutron er neutral. Dvs at den er elektrisk neutral, som betyder at den ikke har en elektrisk ladning.I dps er atomerne delt op efter antallet af protoner det kaldes atomnummer/ladningstallet kaldet Z.Det samlede antal partikler i kernen er massetallet A. Neutroner betegnes med N.Formel: A = Z + NDer skal være lige mange protoner og neutroner i en kerne for at atomet er stabilt. Er der ikke lige mange bliver atomet ustabilt, og det bliver radioaktivt.Rundt om atomet er der elektroner som er negativt ladet. Alt efter hvor mange protoner et atom har bliver det placeret i dps. Dvs at den der har fx 1 proton (hydrogen) er nr1 i pds.Der findes flere forkellige udgaver af et stof. Det varierer mellem proton og neutron antallet i atomkernen. De forskellige udgaver er det der kaldes isotoper.Der er også noget der hedder ioner. Hvis vi fjerner en elektron fra et atom. Aluminium har 13 P og 13E. Hvis vi så fjerner en elektron bliver den til en aluminiumion. Den bliver positiv og den kommer til at hedde Al+. Fjerner man 2 E bliver den til Al++. Hvis man derimod tilføjer en elektron bliver den positivt ladet og bliverderfor til aluminiumion og Al-.

Hvorledes fysik (kernekort) opfatter et atom. 

Et atom er den teoretiske mindste byggesten.  Den er opbygget af kernepartikler som er protoner, neutroner og elektonerne i skallerne. Det der afgør hvilket stof der er tale om, er mængden og fordelingen af elementarpartikler i atomet. Ordet atom stammer fra det græske ord atomos der betyder udelelig. Al stof i naturen er opbygget af atomer. Grundstoffer er stoffer der kun indholder én slags atom, og der findes ca. 92 forskellige stoffer i naturen. 
Hvis man sætter to atomer sammen, får man en molekyle hvilket består af kemi. En kemisk sammensætning af atomer kaldes som regl for en kemisk forbindelse, hvilket molekyler og salte er et godt ekspemel på. Når to eller flere atomer bringes tæt sammen, kan deres elektronskyer påvirke hinanden med deres elektriske kræfter, som så binder atomerne sammen og dannet et nyt stof. Dette er så hvad der bliver kaldt for den kemiske forbindelse. 

Nedenfor ses hvordan en model af en vandmolekyle.

Et vandmolekylebestår af et oxygenatom og to hydrogenatomer.

                       

Hvad er fysik?

- Det er et naturvidenskabeligt fag. Nogen vil måske betegne fysik som lyd, lys, elektricitet, varme osv.
- Fysik kommer fra det græske Physics og betyder natur. 
- fysik er bredt sagt læren om natur.
- Fysik bygger på teorier, der er gældende indtil de er modbevidst.
- Fysik er grundlæggende for mange andre fag, da det indeholder en hel del teori.

Hvorfor er biologi det modsatte af fysik?

- I fysik beskæftiger vi os med uorganiske naturer, hvorimod i biologi arbejder vi med levende organismer.
- Bla. vil en fysiker være skeptisk mod at påtage sig et emne som f.eks. når et træ gror. Derimod vil han gerne påtage sig emnet når træet er færdiggroet.

Fysik bygger på en teori (formel) og et eksperiment.

Oldtid/middelalderens fysik (før 1670):
Aristoteles var en græsk filosof i oldtiden. Han mente at jorden bestod af elementerne jord, vand, luft og ild. Fysikkens observationer var allerede blevet behandlet i stort tal i oldtiden, men det var ikke i oldtiden man fik sit udspring af iagttagelser af naturfænomener. Arkimedes var en græsk matematiker, astronom, filosof, fysiker og ingeniør, som i dag er en af de mest mindeværdige fysikere. I middelalderen brugte man ens sanser til at udvikle teorier om fysik. 

Klassisk fysik (1600/1670):
Galileo Galilei var en italiensk fysiker, astronom og filosof. Han modbeviste Aristoteles’ lov om at tunge objekter falder hurtigere end lette. Han fandt ud af sammenhængen mellem faldtiden og faldlængden. Englænderen Isaac Newton fandt ved hjælp af Galileis faldlove og Keplers antagelser om planetbevægelsen frem til tyngdekraften. Mennesket dengang havde ikke nogen fri vilje, da alt var styret af teoretiske oprindelser.

Moderne fysik (1905):
Den moderne fysik blev grundlagt af at man fik mere viden og kunne bygge videre på de teorier der allerede fandtes. De gamle teorier blev udvidet bl.a gennem Albert Einstein. Han fandt frem til relativitetsteorien, som udgør hvorledes rum og tid indgår i formuleringen af fysikkens love. Der er den specielle relativitetsteori og den almene relativitetsteori. Niels Bohr var en dansk fysiker. Han bidrog til forståelsen og udviklingen af kvantemekanikke.

1. modul

Vi har været inde på nettet og finde en lærerplan via https://www.retsinformation.dk/Forms/R0710.aspx?id=132647#B25. Her står noget om prøveformen for fysik på c niveau.

Man skal som elev på fysik c niveau op til en mundtlig eksamen. Hver elev trækker et emne dagen før eksaminationen, som man på klassen i løbet af året har arbejdet med. Eleven har nu ca. 24 timer til at forberede sin eksamination, til at lave research og andet på nettet og til at søge viden på diverse faglige institutuioner. Prøven er delt i 2, og eksaminationen varer cirka 24 min. i alt pr. elev. Eksamen er opdelt 1/3 og 2/3, hvoraf 1. tredjedel  består af et forlæg af det udarbejdede emne og spørgsmål fra eksaminatoren. Resten af tiden føres en samtale mellem elev og eksaminator om selve opgaven, og et nyt dokument med et lignende emne fremligges og snakkes om.

Ps. Vi har en meget sød lærer ved navn Peter C. Andreasen

"Learn from yesterday, live for today, hope for tomorrow. The important things is to not stop questioning." - Albert Einstein