Ljud och ljus för årskurs 8A

• Kursen behandlar ljud och ljus för årskurs 8A.

Vad vet vi om ljud och ljus?

• Ljud.
• Ljus.

Vad är ljud?

• Ljud är en tryckförändring.
• Ljud är en tryckvåg som transporteras genom olika material, genererad av vibrationer i molekylerna i materialet.
• Ljud skapas av vibrationer.

Ljudvåg

• Förtätningar och förtunningar i materialet upplevs som en vågrörelse.
• Indikerar riktningen på ljudvågen.
• Våglängd hänvisar till avståndet mellan två förtätningar eller förtunningar.
• Amplitud är måttet på styrkan av ljudvågen.

Våglängd och Amplitud

• Våglängden bestämmer om tonen är ljus eller mörk: en mus har en ljus/hög ton, medan en val har en mörk/låg ton.
• Amplituden bestämmer ljudets styrka.
• Våglängd mäts i Hertz (Hz); människor kan höra frekvenser mellan 20 och 20 000 Hz.
• Amplitud mäts i decibel (dB); ljudstyrka över 120 dB kan vara skadligt för hörseln.

Egenskaper av ljud

• Eko innebär att ljud studsar tillbaka från hårda föremål.
• Tillämpningar inkluderar ultraljud, radar och ekolod.

Ultraljud och Eko

• Ljud som reflekteras fångas upp och skapar en bild av omgivningen, inklusive inuti kroppen.

Resonans

• Ljud kan resonera, vilket innebär att två ljudvågor med samma frekvens förstärker varandra, vilket resulterar i ett starkare ljud.
• Gitarrer använder ofta en resonanslåda för att förbättra ljudet från strängarna.

Ljudvågrörelse

• Ljudets hastighet är 340 m/s genom luften.
• Ljud färdas snabbare genom fasta material än genom luft.
• Det finns inget ljud i rymden.

Dopplereffekt

• Frekvensen ändras när ljudkällan rör sig i förhållande till observatören.
• Racerbils motorljud låter exempelvis skarpare när bilen närmar sig och dovare när den åker ifrån.

Ljudvallen

• Vid flygningar snabbare än ljudets hastighet spelar Dopplereffekten en stor roll.
• När ett flygplan når ljudhastigheten sammanfaller alla ljudvågor, vilket skapar en "supersonisk smäll".

Vad är ljus?

• Ljus kräver en energikälla för att uppstå.
• Elektroner får en högre energinivå och avlägsnar sig från atomkärnan.
• En elektron som återgår till kärnan avger energi i form av ljus, vilket frigör en foton.

Strålning

• Ljus är en form av strålning som innehåller energi.
• Elektromagnetisk strålning.

Våglängd och färger

• Strålning/vågor kan ha olika våglängder.
• Våglängden bestämmer färgen.

Regnbågens färger och mer

• Utöver de synliga färgerna finns ultraviolett, infrarött, röntgenstrålning och radiovågor.

Vilken färg är bilen?

• Ett blått objekt reflekterar blått ljus, vilket gör att vi ser det som blått. Andra våglängder absorberas av föremålet.
• Ju mörkare ett föremål, desto mer ljus absorberar det.

Vitt och svart i solen

• Ett vitt föremål reflekterar nästan allt ljus, medan ett svart föremål absorberar nästan allt ljus.
• Det är därför en vit vägg känns sval i solen, medan en svart vägg blir varm.

Ljusets egenskaper

• Ljus kan omvandlas till värme när det absorberas.
• Ljus färdas rakt fram.
• En ljusstråle kan reflekteras och brytas.

Brytning

• Brytning uppstår när ljusets riktning ändras när det passerar från ett medium till ett annat.
• Ljus har olika hastighet i olika medier.
• Ljus färdas långsammare i ett tätare medium.
• Ljusets hastighet i vakuum är 300 000 000 m/s.

Brytningsvinkel

• Ljus som färdas från ett glesare till ett tätare medium får en mindre vinkel mot normalen.
• När ljus färdas från ett tätare till ett glesare medium, blir vinkeln mot normalen större.

Ögat luras

• Brytning kan få ett objekt att se ut att vara på en annan plats än den faktiskt är.
• Fisken i vattnet befinner sig inte alltid där personen tror.

Reflektion

• Ljus kan studsa tillbaka från ytor, vilket kallas reflektion.
• Vi ser föremål genom diffus reflektion.
• Spegelbilder uppstår när alla ljusstrålar studsar tillbaka i samma vinkel.

Reflektionslagen

• Infallsvinkeln är lika med reflektionsvinkeln vid en spegling.
• En spegelbild är virtuell, inte en verklig bild.

Om ljus fångas mellan två speglande ytor

• Ljus kan färdas genom ett objekt utan att synas från utsidan.
• Detta sker i glasfiberkablar eller med en vattenstråle.

Experiment

• Ljusstrålen böjs då den följer vattenstrålens lopp.

Några nya begrepp

• Konvergent, divergent och parallellt.
• Konvex och konkav.
• Fokus och brännpunkt.

Begreppsförklaring

• Konvergent: sammanstrålande.
• Divergent: isärgående (går isär).
• Parallellt: lika avstånd.
• Konvex: Samlingslins.
• Konkav: Spridningslins.

Brännpunkt eller Fokus

• Brännpunkt är punkten där ljusstrålarna sammanstrålar.
• Övningar att göra är sidan 186-187, samt 193.

Speglar har ett fokus

• Parallella strålar ser ut att reflekteras ut från fokus.
• Konkav spegel samlar ljuset.
• Parallella strålar reflekteras in genom fokus.
• Konvex spegel sprider ljuset.

Experiment med laserljus

• Undersök hur ljus bryts/reflekteras i olika geometriska former, genom linser och speglar.
• Arbeta i grupp med en laserbox, papper med gradskiva och plexiglasfigurer, beskriv dina observationer och använd relevanta begrepp.

Gruppindelning

• Listar namn på elever indelade i olika grupper för experimentet.

Laborationsredogörelse

• Följande ska ingå:
  • Syfte.
  • Material.
  • Genomförande.
  • Resultat.
  • Analys.
  • Möjliga felkällor.
• Använd korrekta termer.
• Skriv tydligt så att någon som inte sett laborationen förstår.
• Skriv inte i första person (jag/vi).

Hur fungerar linsen i ögat?

• Linsen i ögat fokuserar bilder på näthinnan.
• Ljuskänsliga neuroner där fångar upp ljuset och skickar signaler till hjärnan.

Varför behöver man glasögon?

• Glasögon behövs om den skarpa bilden hamnar framför eller bakom näthinnan.
• Extra lins för att fokusera bilden rätt.
• Vanliga synfel: närsynthet.
• Vanliga synfel: översynthet.
• Vanliga synfel: astigmatism.

Optik i vardagen

• Glasögon.
• Mikroskop.
• Linser (ögon, kameror).
• Backspeglar på bilen.
• Teleskop.

Checklista

• Ljud beskrivs som en vågrörelse.
  • Vad är det som rör på sig?
  • Vad betyder frekvens och amplitud?
  • Vilka enheter används?
• Ljudets egenskaper.
• Fenomen kopplade till ljudets egenskaper.
• Ljus beskrivs som en vågrörelse.
  • Vad är det som rör på sig?
  • Vad betyder frekvens?
  • Vilka enheter används?
• Ljusets egenskaper.
• Fenomen kopplade till ljusets egenskaper.
• Hur uppstår färger?
• Hur kan vi se färger?
• Linser och speglar.
  • Begrepp.