Hva skal det handle om elektromagnetisk stråling og det elektromagnetiske spektrum? Hva er dette her for noe? Jo, lys er et eksempel på en elektromagnetisk stråle, vi kan si EM-stråle fra noe av, og slik stråling fungerer som en bølge av energi uten masse, som beveger seg i en retning i lysets hastighet. Det vil si lyset har en tophastighet på 300 000 km i sekunde. som kan gå noe ned hvis det må gjennom noe.
Så dette er tophastigheten til lys i et vakuum, som i verdensrommet for eksempel. Fra tegningen ser vi at det er både et magnetisk felt og et elektrisk felt, som to bølger. Men av enkelhetsskill kan vi bare tenke på det som en bølge.
Og hvis bølgelengden er lang, som den øverste på tegningen her, Det vil si at det tar en lang tid før det kommer en ny bølge. Da er det lang bølgelengde. Da er frekvensen lav, og den har lav energi.
Og motsatt, hvis den har en veldig kort bølgelengde, sånn at det kommer flere bølger veldig fort, så har den høy frekvens og høy energi. Og for øvrig, vi bare går litt inn i målenheter og sånt. Ja, frekvens, det måler vi i hertz.
kalt etter en tysker på 1800-tallet som forsket på dette, og det er antall bølgetopper i sekunde. Altså, sånn at det er høy frekvens, da er det flere bølgetopper i sekunde, altså det går fort. Man kan også regne ut dette som C, altså det var liten, jeg glemte at jeg nevnte det, at liten C er symbolet for lysets hastighet. Det er delt på lambda, som er gresk L, som er symbolet for bølgelengden, så kan du også finne frekvensen.
EM-stråler består også av fotoner. Det er merkelig at vi kan både tenke på lys som bølger og partikler. Disse er veldig fascinerende partikler, fordi de er masseløse.
De er ikke som andre partikler som materie er bygd opp av, som selvfølgelig har noe masse. Disse er mer som rene energipakker, og energien har også en sånn ligning her. Energien er lik plankskonstant.
Max Planck var en tysk kvantefysiker på begynnelsen av 1900-tallet, og hans bestemte tall ganger frekvensen. Med andre ord betyr jo det at med høyere frekvens så er det høyere energi, sånn som vi har skjønt. Men man kan også snakke om økt tetthet av stråler, at det gir høyere effekt, og det måles i watt.
Fordi med høyere tetthet så er det flere fotoner. Hvert foton har ikke nødvendigvis mer energi, men det er en høyere tetthet av stråler, det er flere fotoner på liten plass, og det gir høyere effekt. For eksempel derfor at lyspærer, deres styrke måles i watt, og laser for eksempel, der er det snakk om å fokusere mange stråler på veldig liten plass.
Og så må vi snakke om det elektromagnetiske spektrum, fordi det er ulike stråler altså. Og for å starte med å se på at synlig hvitt lys, som vi kaller det, det som vi liksom får fra sola, inneholder alle fargene. Hørt om denne formelen, denne ROGBIF-huskeregelen for fargene i regnbuen som hvitt lys består av.
Og disse fargene har bølgelengder på mellom 400 og 700. nanometer. Det er fryktelig lite for øvrig. Det er liksom snudd på hodet, sånn at den F-en i Rogbiff, som står for fiolett, den er på det laveste. Det er på rundt 400 nanometer, og så går det oppover, baklengs, sånn at rødt, som er den første R-en, den har en bølgelengde på rundt 700. Med andre ord, rødt har høyere bølgelengde, og hvis du husker da, lavere energi, mens fiolett har lavere bølgelengde. kortere bølgelengde, og høyere frekvens, høyere energi.
Så det er et spektrum av EM-stråler hvis vi går enda lengre ut i hver retning fra synlig lys, som vi ser på denne plansjen. Og for å ta det mer konkret, så snakker vi om kortbølget stråling, når det går lengre bort i forhold til fiolett, og da kommer man til UV-stråler, som vi kaller dem, det er ult... Ultraviolett kalles UV fordi det er fra engelsk, ultraviolet. Enda lengre bort fra det er rønkenstråler, og enda lengre bort fra det er gammastråler som har enda kortere bølgelengde og enda høyere frekvens og mer energi. Mens hvis vi går i den andre retningen, så er det selvfølgelig langbølget stråling, lengre bølgelengde og lavere frekvens, lavere energi.
Og ved siden av rødt, så har vi infrarødt, infrarød stråling, og lengre unna det er mikrobølger, og lengre unna det er radiobølger. Så alle disse strålene er laget av nøyaktig det samme som synlig hvitt lys og farget lys. Men de er altså usynlige for øyet vårt, men de finnes likevel, og det går an å merke dem på andre måter.
Noen flere plansjer der som dere kan se litt på. Sola, for øvrig, skaper EM-stråler, og som sendes mot oss. Primært i form av synlig lys, som vi jo får, men også usynlig UV-stråling og infrarød stråling.
Og den infrarød strålingen, det er. er det samme som varme, egentlig. Jeg har tatt med noen bilder her som symboliserer dette, fordi dette er et bilde tatt med et kamera som kan merke infrarød stråling, varme stråling.
Så vi ser at huden avgir mer varme enn hår og klær, så derfor er fargene forskjellige der. Mens dette her, som jeg glemte å nevne, dette er et lysstoffrør som kan sende ut ultraviolett stråler. At det er faktisk fiolett. Ultrafiolettfarga er ikke nødvendig, for de ultrafiolettestrålene som dette lysstoffrøret kan sende ut er usynlige uansett.
For å snakke litt mer om lys og varme, hvor det kommer fra her, i sola foregår det en fusjon når hydrogenatomer slås sammen med andre hydrogenatomer til å bli heliumatomer. Det gjør de fordi det er så utrolig mye trykk. og varme, at de flytter mye på seg og kolliderer så hardt at de blir smelta sammen, og så frier de enormt mye energi i form av fotoner.
På denne tegningen her for eksempel, så vil alltid fotoner eller EM-stråler bli tegnet som en bølge, i dette tilfellet en gamma-bølge. Temperatur, for å ta det, det er rett og slett egentlig bare atomers vibrasjon og kollisjoner som avgjør infrarød stråling. I disse tegningene her for eksempel, så er det like mange partikler her i dette kvadratet som i dette, men her er disse partiklene mer aktive og flytter seg mer og kolliderer mer, og det er det som er høyere temperatur enn om de er mer stille og rolige.
Infrarødt er usynlig, men med høy nok temperatur, så blir også synlig lys avgitt fra dette materialet. Fargen kan til og med avsløre temperaturen. Her er det noe metall som har blitt varmet opp.
Det kunne ha blitt varmet opp slik at du ikke så om det var varmt. Det kunne fortsatt vært varmere enn en annen metallbit. Men hvis det varmer opp nok, så begynner det å avgjøre synlig lys i tillegg til infrarødt som er varmen.
En lyspære skaper fotoner fordi elektrisitet møter motstand inni den tynne glødetråen, som derfor blir veldig varm. så det er også et eksempel på at at med nok varme så blir synlig lys også skapt. Og så for å se litt på hvor dette egentlig kommer fra, og da må vi gå inn i kvantemekanikkens verden faktisk, og snakke om det vi kaller energinivåer inne i atomet faktisk, og så fotoner, som er disse partiklene i elektromagnetisk stråling, det er den minste energienheten, vi kan kalle det kvantum av energi, kvantum vil si, liksom en mengde, og det er ordet kvantemekanikk kommer fra, for å snakke litt om hvor disse kommer fra, at elektroner i atomene har bestemte energinivåer, eller energibaner, du kan sikkert si, bruker den ene eller den andre.
Fra disse forenklede tegningene av et atom, så har vi elektronene som går i baner rundt kjernen, og og Selv om dette er en forenkling for at vi ikke vet hvor disse banene er, så er det faktisk bestemte baner. Det er høyere energi i baner lengre ute fra kjernen enn nærmere kjernen. Det som skjer er at atomer som blir eksitert, som vi sier, jeg har aldri hørt det ordet på norsk egentlig, men på engelsk høres det mer gøy ut, det er «excited», sånn at de blir mer spent og glad. men de blir eksitert, det er noe som skjer med dem, når et elektron ... som er i en bane rundt kjernen, absorberer et foton.
Det er noe lys, elektromagnetisk stråling, det er foton som treffer elektronene, og da skyver det opp til en høyere bane. Vi ser på denne tegningen her at her nede er det et elektron i banen rundt kjernen. Et foton kommer inn, treffer det, absorberer det, og så hopper det opp til en høyere bane. Den trenger mer energi for å komme opp til et høyere nivå. Men den kan også falle tilbake til den opprinnelige banen, og da sende ut et nytt foton.
Dette er noe som de tidlige kvantemekanikerne, for å si det sånn, de kvantefysikerne, forsket på. At elektronene har bestemte hovednivå. Og så kan de skyves opp til høyre, som det står her, excited state, sånn eksiterte nivåer, der man trenger høyere energi for å være. Og så vil de avgi denne energien igjen når de da faller tilbake. Og energimengden i fotonene som sendes ut avhenger av energispranget til dette elektronet når det hopper opp til et høyere nivå.
En annen ting som kan gjemnes er at det ... trenger en veldig bestemt mengde energi for å hoppe opp. For eksempel det som kalles fluoresens. Hvis du ser på disse tegningene her, ikke tegninger, bilder, så er dette litt fascinerende.
Det ser ut som celllysende vesker. Det er på en måte celllysende, men det som egentlig skjer er at i dette rommet, som ser ut som det er helt mørkt, så er det noe som avgir ultrafjellet stråling. som er usynlig.
Hvis du husker tilbake på det lilla lysstoffrøret, så er det sikkert noe sånt her, at de får noe ultraviolettstråling, som er usynlig, vi ser jo ikke det, men det treffer atomene i disse væskene, og så skyver det elektroner opp til et høyere nivå, og når det faller tilbake, så vil det avgi noe synlig lys i disse bestemte fargene. Og lyserør, lysstoffrør, sånn som disse, som du sikkert har på kjøkkenet, økene og badet, fungerer faktisk på samme måte, fordi når elektrisitet går inn i gassen som er inne i lysstoffrøret, så vil det eksitere atomene nok til at de faktisk sender ut ultraviolettstråling mot noen andre atomer som er på det innerste belegget, som er på innsiden av lysstoffrøret, og det er det som sender ut synlig lys faktisk. Så dette fungerer på samme måte. Kort oppsummert at elektromagnetisk stråler, EM-stråler, består av fotoner, men kan ha ulik bølgelengde, frekvens og energi.
EM-spektret inkluderer synlig lys med alle dens farger, i tillegg til usynlige stråler som radio- og mikrobølger, som har minst energi, infrarød stråling, som vi også forbinder med varme, Disse tre har altså lavere frekvens og lavere energi enn synelys, og de er langbølget stråling. I den andre enden, kortbølget stråling med mer energi, så har vi UV-stråling, altså ultraviolett, rønkenstråling og gamma-stråling. Fotoner er egentlig energi som blir avgitt fra atomer når de vibrerer, og når elektroner i atomene absorberer fotoner som treffer dem, så hopper de av.
mellom energinivåer og så skaper nye fotoner som de sender ut. Sola er også en kilde til lys, infrarød stråling og UV-stråling. Det er kun en av de som vi kan se, men vi kan føle infrarød stråling som varme, og vi kan også merke UV-stråling på forskjellige måter.
Det var det. Tusen takk for at du fulgte med.