Bølger, lyd og lys

Hvad er en bølge?

Kaster du en sten i vandet, løber der ringe ud over overfladen. En bølge er en svingning, der bærer energi videre, uden at stoffet selv flytter sig langt. En badebold på vandet vipper op og ned, mens bølgen går forbi.

Bølgelængden λ er afstanden mellem to bølgetoppe. Amplituden A er toppens højde over midten.

• Bølgelængde, λ: afstanden mellem to bølgetoppe (måles i meter).
• Frekvens, f: hvor mange svingninger der er pr. sekund (måles i hertz, Hz).
• Periode, T: tiden for én svingning. T = 1 / f.
• Amplitude, A: hvor stor svingningen er. Stor amplitude betyder kraftig bølge.

Bølgeformlen: v = λ · f

Farten af en bølge er bølgelængden gange frekvensen.

Du kan vende den: λ = v / f og f = v / λ.

Lyd

Lyd er bølger i luft (eller vand eller faste stoffer), der får vores trommehinde til at svinge.

• Lydens fart i luft er ca. 340 m/s. I vand er den ca. 1500 m/s, og i fast stof som stål endnu højere, ca. 5000 m/s.
• Lyd skal have noget at bevæge sig i. I vakuum (rummet) kan lyd ikke gå. Derfor er der ingen lyd i rummet.
• Tonehøjde afhænger af frekvensen: høj tone, høj frekvens. Mennesker hører ca. 20 Hz til 20.000 Hz. Under er infralyd, over er ultralyd.
• Lydstyrke afhænger af amplituden og måles i decibel (dB): en hvisken ligger ved ca. 30 dB, en samtale ved ca. 60 dB og en rockkoncert ved over 100 dB. Længere tid ved ca. 85 dB eller mere kan skade hørelsen.
• Ekko er lyd, der kastes tilbage fra en flade (refleksion).

Lyn og torden: Lynet og tordenen sker samtidig, men lyset kommer næsten øjeblikkeligt, mens lyden bruger ca. 3 sekunder pr. kilometer. Tæller du sekunder fra lyn til torden og ganger med 340 m/s (eller dividerer med 3), får du afstanden.

Lys

Lys er også en bølge, men den kan gå gennem vakuum. Lysets fart er ca. 300.000 km/s. Lyset fra Solen bruger ca. 8 minutter på at nå Jorden. Et lysår er den afstand, lyset tilbagelægger på et år.

Refleksion: indfaldsvinklen er lige så stor som udfaldsvinklen.

• Refleksion: lyset kastes tilbage fra en flade, som i et spejl. Indfaldsvinkel = udfaldsvinkel (målt fra den lodrette normal).
• Brydning: lyset skifter retning, når det går fra fx luft til vand eller glas, fordi farten ændrer sig. Derfor ser et sugerør i vand knækket ud.
• Linser: en samlelinse samler lys (lup, briller for langsynede). En spredelinse spreder lys.
• Farver: hvidt lys består af alle farver. Et prisme eller regndråber deler det i et spektrum: rød, orange, gul, grøn, blå, violet. Rødt lys har længst bølgelængde (ca. 700 nm), violet kortest (ca. 400 nm).
• En rød trøje ser rød ud, fordi den kaster rødt lys tilbage og sluger de andre farver. Hvid kaster alle farver tilbage. Sort sluger næsten alle.

Det elektromagnetiske spektrum

Synligt lys er kun en lille del af en hel familie af bølger, de elektromagnetiske bølger. De har alle samme fart i vakuum (lysets fart). De adskiller sig i bølgelængde og frekvens. Fra længst til kortest bølgelængde:

• Radiobølger: radio, tv, mobilnet.
• Mikrobølger: mikrobølgeovn, radar.
• Infrarød (IR): varmestråling, fjernbetjening, termokamera.
• Synligt lys: det, vi ser.
• Ultraviolet (UV): giver solbrændthed og D-vitamin, og kan skade huden.
• Røntgenstråling: billeder af knogler.
• Gammastråling: fra radioaktive stoffer.

Jo kortere bølgelængde (og højere frekvens), jo mere energi. Røntgen og gamma har nok energi til at skade celler.

De klassiske fejl

• "Lyd kan gå gennem rummet." Nej. Lyd kræver stof. Lys kan gå gennem vakuum.
• "Lyd går hurtigere i luft end i vand." Nej, lyd går ca. 4 gange hurtigere i vand.
• "Høj tone betyder høj lyd." Nej. Høj tone er høj frekvens. Kraftig lyd er stor amplitude.
• "Røntgen og gamma er lys." De er elektromagnetiske bølger som lys, men vi kan ikke se dem.
• Bølgelængde og frekvens. Kortere bølgelængde betyder højere frekvens (når farten er den samme).

Huskeliste

• v = λ · f. λ i meter, f i hertz.
• Lyd i luft ca. 340 m/s. Lys ca. 300.000 km/s.
• Lyd kan ikke gå i vakuum. Lys kan.
• Refleksion: indfaldsvinkel = udfaldsvinkel. Brydning: lyset skifter retning, når det går ind i et nyt stof.
• Spektret fra lang til kort bølgelængde: radio, mikro, IR, synligt, UV, røntgen, gamma.

Vælg niveau

Fem rigtige i træk, så er niveauet klaret.