Lys inge.christ@uis.no Page 1 of 18

Lys

Lysbrytning gjennom et prisme.

Lys inge.christ@uis.no Page 2 of 18

1.0 Hva er lys? Synlig lys er en del av det elektromagnetiske spektrum. I tillegg til den synlige delen av spekteret har vi en rekke usynlige deler som; radiobølger, infrarød varmestråling, ultrafiolette stråler m.m. Simulering av transverselle bølger: Simulering av tverrbølgjer Litt historikk: Hertz oppdaget radiobølgene i 1888, derav navnet på svingettallet Hertz (Hz). I år 1900 trakk den tyske fysikeren Max Planck en merkelig slutning, han studerte varmestråler, og trakk den slutning at lys ble utstrålt i små energibunter (kvanter). Det var Albert Einstein som gjennom to oppdagelser (1905) fikk avgjørende betydning om forståelsen av hva lys er: Måling av lysets hastighet, og den fotoelektriske effekt. Vi sier at lys har både en partikkel- og bølge natur, vi snakker om lysbølger, mens energien i lys ligger i energi”pakker”,i fotoner som har en bølgenatur.

Lys er en form for elektromagnetisk stråling. Synlig lys er visse bølgelengder av elektromagnetisk stråling som forårsaker synsinntrykk i det menneskelige øye. Vi snakker også om ultrafiolett lys (UV-stråling) og infrarødt lys (IR-stråling), men disse «fargene» ligger utenfor det synlige spektrum for mennesket, og kan ikke oppfattes av det menneskelige øyet. Det synlige spektrum har bølgelengde 400–720 nm (frekvensområde: 749,5–416,4 THz). Hvilken farge det menneskelige øye vil oppfatte at lyset har, avhenger av den spektrale sammensetningen. Elektromagnetisk stråling med større eller mindre bølgelengde oppfattes ikke av øyet, og her finner vi blant annet radiobølger, infrarød stråling (varmestråling), ultrafiolett stråling og røntgenstråling.

Bølgelengder for synlig lys:

Navn Bølgelengder Frekvenser rødt ~ 625 – 740 nm ~ 480 – 405 THz oransje ~ 590 – 625 nm ~ 510 – 480 THz gult ~ 565 – 590 nm ~ 530 – 510 THz grønt ~ 520 – 565 nm ~ 580 – 530 THz blått ~ 445 – 520 nm ~ 675 – 580 THz indigo ~ 425 – 445 nm ~ 700 – 675 THz fiolett ~ 380 – 425 nm ~ 790 – 700 THz

Lys inge.christ@uis.no Page 3 of 18

Lysets forplantning er rettlinjet med meget stor hastighet, 299 792 458 m/s (ca. 300 000 km/s) i vakuum og viser en rekke karakteristiske fenomener, å som absorpsjon, refleksjon, brytning og fargespredning, dobbeltbrytning, interferens og bøyning samt polarisasjon. Den elektromagnetiske lysteorien (J.C. Maxwell, H.A. Lorentz m.fl.), sier at lyset er en elektromagnetisk bølgebevegelse. Fotoelektriske fenomener og strukturen hos ulike spektra m.m. viser på den annen side at lyset også har kvantenatur (M. Planck, A. Einstein m.fl.).

Våre elektriske lyskilder er konstruert slik at de omvandler elektrisk strøm til elektromagnetisk stråling. Sambandet mellom en lyskildes lysutbytte, livslengde og den elektriske effekten er meget viktig. I likhet med andre tekniske produkter er lyskildene

Lys inge.christ@uis.no Page 4 of 18

stemplet med viktige opplysninger. Man kan da finne den rette typen belysning med rett spenning og slik velge riktig lampe for rett tilfelle.

Siden 1983 har lysets hastighet i vakuum blitt brukt som definisjon for SI-enheten meter for lengde.

Lysstyrke måles i lux.

2.0 Syn

Sansene

Hva er syn?

Et øye. Noen dyr har øynene plassert slik at de har et 360 graders panoramasyn! Øynene i dyreriket varierer mye, men alle har til felles at de kan registrere lys. Hvordan tror du en bie ser verden? Synet er vår sterkeste sans. Med det mener vi at den gir mest informasjon til oss om verden rundt oss, tar størst plass i hjernen og er den sansen vi har størst problemer med å klare oss uten.

Slik fungerer øyet Når vi ser på noe, strømmer det lys inn gjennom hornhinnen, øyets fremste del, og videre gjennom linsen. Den former et flatt bilde av omgivelsene på innsiden av øyeeplet, på netthinnen. Der får lyset små følere til å reagere og gi i fra seg signaler som ender opp i hjernen. Hvor tett disse følerne sitter, bestemmer hvor små detaljer vi kan se. I synsgropen, som er det stedet på netthinnen som ser skarpest, er det omtrent 400 reseptorer per millimeter! På figuren under kan du se en illustrasjon av hvordan øyet vårt er bygd opp. Hvis øyets linse ikke klarer å forme et skarp bilde på netthinnen, kan vi ikke se klart. Denne feilen kan vi rette opp med briller eller kontaktlinser. Rundt linsen ligger det en muskel som kalles ciliarmuskelen. Den kan forandre krumningen på linsen og dermed få bilder fra forskjellige avstander fra øyet til å bli skarpe på netthinnen. Det kalles å fokusere. Åpningen i øyet hvor lys slipper inn, heter pupillen. Når øyet utsettes for kraftig lys, trekker pupillen seg sammen. Den fungerer som en blender, som du kanskje har sett på et kamera? Det fargede området rundt pupillen er irisen, eller regnbuehinnen. Irisen hos et menneske har et unikt mønster, akkurat som et fingeravtrykk. Derfor har du kanskje sett science fiction

Lys inge.christ@uis.no Page 5 of 18

filmer (for eksempel "Minority report") hvor dører åpnes ved hjelp av iris-lesing? Flere firmaer arbeider med å lage systemer for dette, men teknikken er ennå uferdig. Øyet holdes sammen av senehinnen. Det er den vi ser som det hvite dekket på utsiden av øyet.

Illustrasjon av øyets oppbygning. Signalene som kommer fra netthinnens lysfølere, går til hjernen gjennom synsnerven. Området på netthinnen hvor synsnerven går ut, kalles den blinde flekken. Her er det ingen lysfølere. Men det betyr ikke at du ser en svart flekk midt i synsfeltet ditt! Den delen av synsfeltet som faller på den blinde flekken på det ene øyet, oppfattes nemlig av det andre øyet.

• Test den blinde flekken!

Syn er en sans og kalles derfor også synssans. De fleste organismer som har en evne til å se, bruker spesialiserte organer til denne oppgaven. Disse organene kalles øyne. Mange høyerestående organismer, deriblant også mennesket, har i tillegg utviklet en evne til å oppfatte og skille mellom farger gjennom fargesyn.

Synssansen brukes for å registrere elektromagnetisk stråling, mer spesifikt lys, det vil si et begrenset elektromagnetisk spektrum som kan variere fra organisme til organisme. Mennesker kan oppfatte elektromagnetisk stråling som har en bølgelengde på omtrent 400–700 nanometer, og de fleste andre organismer med en høyt utviklet synssans kan oppfatte omtrent det samme spekteret, selv om sanseorganene kan være svært forskjellige fra menneskets. Mange fugler og insekter kan for eksempel oppfatte ultrafiolett lys, det vil si lys med en bølgelengde på omtrent 325–400 nm, i tillegg til det vi mennesker kaller synlig lys.

Lys inge.christ@uis.no Page 6 of 18

Hos noen dyr, for eksempel øgler, er synssansen utvidet til et slags tredje øye, et såkalt parietaløye, som sitter på toppen av hodet. Her finnes det sanseceller som reagerer på lys.

Historisk sett har det vært svært vanskelig å definere hvordan synssansen virker. Sammenhengen mellom øyet og objektet man ser på, har vært vanskelig å forklare, og dette var noe av det som greske filosofer i antikkens Hellas var opptatt av. Etter hvert som vår forståelse av hva lys var økte, økte også vår forståelse for hvordan synssansen virker. Selv i dag har vi vansker med å forstå de psykologiske prosessene bak den visuelle persepsjonen. Studier av optiske illusjoner har bedret vår kunnskap også på dette feltet.

For å forstå hva lys er, må vi først undersøke ulike egenskaper ved lys gjennom enkle forsøk. LYS: Problemstillinger: Hva lys er? Hvordan spalte lys? Hvordan vise spekteret? Fargeblandinger? Additiv fargeblanding:

Subtraktiv fargeblanding:

Lys inge.christ@uis.no Page 7 of 18

Egenskaper til lys: Brytning, hva skjer når lys går fra for eksempel luft til vann/glass.

Refleksjon; i plant speil, i konkavt og konvekst speil. SYN: Se med to øyne. Synsbedrag. Teste fargesyn Teste synsfelt. Den blinde flekk m.m. 3.0 Referanser: Litteratur:

”Fysikk på roterommet”, s. 11- 34. ”Mer fysikk på roterommet”, s. ”Eksperimentboka”, syn s. 84 – 90, lys s.91 - 116 ”Gøy med fysikk – Lys”, Schibsted ”Damms store vitenskapsbok”, s. 78-101 ”Slik virker det. Naturvitenskap”, s. 102 – 120. ”Fysikk for lærere”, s. 5-26

Nettsteder: Optiske illusjoner: http://home.online.no/~harc/trimming/ http://www.ophtasurf.com/en/illusionpage2.htm http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=no&langpair=en%7Cno&u=http://www.scientificpsychic.com/graphics/&rurl=translate.google.no&usg=ALkJrhjZbUQYvMEQhr3adrk5I1HDRUjR2Q Visualteach.info (demoer av transparenter): http://www.ttevisual.com/ Farveskive: http://viten.ntnu.no/modeller/mod248.pdf Kompendium: http://www.viten.ntnu.no/larerkurs/ekspmerfarger.pdf Mal for fargeskiver: http://butikk.tapirforlag.no/files/active/0/Kopieringsorginaler.pdf Undervisningsforslag: Barne- og mellomtrinnet: http://www.naturfag.no/_ungdom/laringsressurser/lp_liste.html#resultatliste 1. Benhams skive: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16902 2. Etter bilder: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=182180 3. Trekk farger fra hvitt lys: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16894 4. Legge sammen farger: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16901 5. Linsa snur bildet: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16302 6. Linse under vann: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16282 7. Se gjennom fingrene: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=165071 8. Se gjennom hånden: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=164713

Lys inge.christ@uis.no Page 8 of 18

9. Se TV blafringen: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=182538 10. Speil skrift: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=16286 11. Sylinderspeil: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=182535 Ungdomstrinnet: http://www.naturfag.no/_ungdom/laringsressurser/lp_liste.html#resultatliste 12. Bilder i lufta: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=16301 13. Den blinde flekk: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=16256 14. Du skårer mål: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=164711 15. Dybdesyn: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=16257 16. En eller to fingrer: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=164710 17. Er speilet stort nok: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=182168 18. Falske terninger: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=165070 19. Fingerpølse: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=165068 20. Grå eller hvit snø: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=182179 21. Hjernen avviser det øynene ser: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=164712 22. Hull mikroskop: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=16927 23. Kikkert syn: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=20381 24. Laserlys i small sprekk: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=182167 25. Laserstråle i sukkervann: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=16294 26. Ledeøye: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=16252 27. Lys i vannstrøm: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=16298 28. Lysbryting i vann: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=182165 29. Lysledere: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=16289 30. Lysrør gir lysglimt: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=16881 31. Nåla syns ikke (total refleksjon): http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=182169 32. Undersøke synsfeltet: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=20380 33. Pupillrefleks: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=20163 34. Stein i koppen: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=17843 36. Uten skygge: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=182537 37. Vi utforsker øyet: http://www.naturfag.no/_ungdom/uopplegg/vis.html?tid=718201 38. Øyet snur bildet: http://www.naturfag.no/_ungdom/forsok/vis.html?tid=182536 39. Miljolare.no: Observèr solvinkel og uv stråling: http://www.miljolare.no/aktiviteter/land/ressurs/lr15/ Vitensenteret i Trondheim, ”Lag din egen”: http://viten.ntnu.no/lagdinegen.php 40. Kaleidoskop: http://viten.ntnu.no/lagdinegen/kaleidoskop.pdf 41. Phenakistoskop (roterende synsinntrykk): http://viten.ntnu.no/lagdinegen/kaleidoskop.pdf 42. Lage en Zoetrop (”livets hjul”): http://viten.ntnu.no/lagdinegen/zoetrop.pdf 43. Bygg Camera obscura: http://viten.ntnu.no/lagdinegen/camera_obscura.pdf 44. Bruk Camera obscura: http://viten.ntnu.no/lagdinegen/bruk_camera_obscura.pdf 45. Enklere Camera obscura: http://viten.ntnu.no/lagdinegen/camera_obscura_pappeske.pdf 46. Pulfrich illusjon: http://viten.ntnu.no/lagdinegen/pulfrich.pdf 47. Thaumatrop (treghet i øyet): http://viten.ntnu.no/lagdinegen/thaumatrop.pdf

Lys inge.christ@uis.no Page 9 of 18

Lys inge.christ@uis.no Page 10 of 18

Lys inge.christ@uis.no Page 11 of 18

Lys inge.christ@uis.no Page 12 of 18

Lys inge.christ@uis.no Page 13 of 18

Lys inge.christ@uis.no Page 14 of 18

Lys inge.christ@uis.no Page 15 of 18

Lys inge.christ@uis.no Page 16 of 18

Lys inge.christ@uis.no Page 17 of 18

Lys inge.christ@uis.no Page 18 of 18