Overview
Forelæsningen handler om grundlæggende egenskaber ved bølger, specielt med fokus på elektromagnetisk stråling og synligt lys, samt hvordan disse bruges til analyse.
Bølger og deres egenskaber
- Bølger er centrale i sanser som hørelse (lydbølger) og syn (elektromagnetiske bølger).
- Synligt lys er elektromagnetisk stråling med bølgelængder fra ca. 400-700 nanometer.
- Evolutionen har tilpasset øjet til at opfatte netop disse bølgelængder fra solen.
- Harmoniske bølger ligner sinuskurver, og beskrives ofte med udsving og længde/tid på akser.
Centrale begreber for bølger
- Bølgelængde (lambda) er afstanden fra bølgetop til bølgetop.
- Periode er den tid, det tager for en bølge at passere et punkt.
- Amplitude (A) er det maksimale udsving fra nulpunktspositionen.
- Frekvens (f) er antal bølger per sekund, f = 1/periode, måles i Hertz.
- Udbredelseshastighed v = bølgelængde × frekvens (v = λ·f); kaldes også bølgeligningen.
Interferens og diffraktion
- Konstruktiv interferens opstår, når to bølgetoppe mødes og forstærker hinanden.
- Destruktiv interferens opstår, når bølgetop og bølgedal mødes og udslukker hinanden.
- Diffraktion sker, når bølger passerer en kant eller et hul og breder sig ud.
Gitterforsøg og gitterligningen
- Ved dobbeltslids- eller gitterforsøg dannes der mønstre pga. interferens.
- Gitterafstanden (d) og vinklen (alfa) relateres via gitterligningen: sin(α) = n·λ/d, hvor n er rækkens orden.
- Forskellige farver bøjes forskelligt pga. deres bølgelængde (blåt lys = kortest bølgelængde, rødt = længst).
Elektromagnetisk stråling og det elektromagnetiske spektrum
- Det synlige spektrum er kun en lille del af det elektromagnetiske spektrum (400-700 nm).
- Andre typer stråling: gammastråler (kort), røntgen, radiobølger (meget lange).
- Lys har både bølge- og partikelegenskaber; som partikel kaldes lyset for fotoner.
Praktiske anvendelser
- Gitterligningen bruges til at analysere elementer via spektrallinjer, fx i stjerneanalyse.
- Analyser af rødforskydning i stjernespektre viser, at universet udvider sig.
Key Terms & Definitions
- Bølgelængde (λ) — Afstanden mellem to på hinanden følgende bølgetoppe.
- Periode (T) — Den tid det tager én bølge at passere et punkt.
- Amplitude (A) — Maksimale udsving fra ligevægtspositionen.
- Frekvens (f) — Antal bølger pr. sekund (1/T).
- Hertz (Hz) — Enhed for frekvens; antal svingninger pr. sekund.
- Gitterligning — sin(α) = n·λ/d.
- Diffraktion — Bølger spredes ud, når de passerer gennem hul/forhindring.
- Interferens — To eller flere bølger påvirker hinanden og danner nye mønstre.
- Foton — En lyspartikel; energi E = h·f.
Action Items / Next Steps
- Læs om Bohrs atommodel og fotoelektrisk effekt.
- Repetér eksperimentet med gitter og beregning af synligt lys’ bølgelængder.
- Øv beregninger med bølgeligningen og gitterligningen.