Jeg skal tale om bølger i dag, og jeg skal specielt tale om et eksamensomlæg, hvor I skal beskrives de grundlæggende enheder og elektromagnetisk stråling. Så jeg har mit talepapir parat. Jeg skal tale om bølger i dag.
Bølger er en vigtig del af vores sanseapparat. Når vi lytter, er det trykbølger i luften, og når vi ser, er det elektromagnetisk stråling. Det vi kalder lys.
Elektromoleklet stråling, det vi kalder synligt lys, går fra ca. 400-700 nanometer. Men det findes også i rigtig mange andre forskellige bølgelængder.
Men det specielle ved 400-700 nanometer, det er dem, der kommer flest af fra solen. Og det er jo det, der har gjort, så har evolutionen gjort, at vores øjne er udviklet til netop at kunne opfatte de her bølgelængder. Jeg vil lige starte med at beskrive nogle grundlæggende ting ved bølger.
Ja. Jeg har lavet to grafer her. Den ene, der tager jeg en bølge. Jeg vil lige starte med at sige, at de bølger, vi beskriver her, det er det, vi kalder harmoniske bølger. Og harmoniske bølger, de ligner en sinuskurve.
Jeg har lavet en graf her, hvor der står længde ud af x-aksen og udsving ud af y-aksen. Og her har jeg lavet en, hvor jeg skriver tid ud af x-aksen og udsving ud af y-aksen. Det er at svare lidt til, at man tager et billede af en fysisk bølge. og den vil se cirka sådan her ud.
Og der er det så sådan, at fra top til top, der kan man måle lambda, eller det man kalder for bølgelængden. Hvis man nu stod og kiggede på et eller andet punkt, og bølgen bevæger sig forbi, så kunne man vel Så udsvinget ændrer sig med tiden, og det er den, jeg vil afbilde herovre. Og den vil se ud på cirka samme måde. Og det, man vil kunne aflæse her fra bølgetop til bølgetop, det er det, vi kalder for en periode. Altså den tid.
det tager for en bølge at passere. Det kalder vi en periode. Så har vi noget, vi kalder amplitude. Det er den maksimale udsving fra nulpunktspositionen.
Så det er herfra og hertil, eller herfra og hertil, er en amplitude. Vi kan også måle det herfra og hertil, eller herfra og hertil. Vi skriver store A for amplitude. Så har vi noget, vi kalder frekvens. Frekvens betyder antal bølger per sekund.
Jeg skriver frekvens, så skriver jeg lille f for frekvens. Og for at finde ud af det, så skal man altså sige 1 divideret med perioden. Så har man målt frekvensen, eller rett og sagt, hvor mange bølger, der kommer forbi per sekund. Måleenheden for frekvens er således sekund i minus første, 1 divideret med sekund. Og den enhed kalder vi også for hertz.
Så er det tit, at vi har brug for bølgens udbredelseshastighed, og så skal vi jo kende strækning og tid. Så udbredelseshastighed er noget med strækning, der kender vi bølgelængden, og tiden vi kender for at man bevæger sig en bølgelænge. Det er jo en periode, så lambda divideret med perioden er udbredelseslastigheden. Men i stedet for det, kan man jo, vi kan se, det er jo det samme som at sige lambda gange en t-ende del. Det er det samme som at gange med frekvensen.
Så udbredelseslastigheden er lige med lambda gange frekvens. Det her, det kalder vi også for bølgeligningen, og den har vi undersøgt i et forsøg, der hedder stående bølger. Hvad vi mere kunne kigge lidt på, det er et begreb, der hedder interferens.
Og når vi har med interferens at gøre, så har vi dels noget, vi kalder konstruktiv og noget, vi kalder destruktiv. Konstruktiv interferens, det er... når en bølgetop møder en bølgetop de bevæger sig mod hinanden forstærker hinanden og bagefter den skal forestille at være dobbelt så høj som de to her bagefter så bevæger de sig videre når de har passeret hinanden Så de går forbi hinanden og bevæger sig så videre. Det var konstruktiv interferens, der sker her. Var det en bølgetop, der mødte en bølgedal, så ville vi få destruktivt.
Vi ville få slukket lyset, eller hvad det nu var. Hvis det var to vandbølger, så ville der være helt stille, når de lige passerede hinanden. Og bagefter vil de så fortsætte.
Så vedalen her fortsætter videre den vej, og den her top vil fortsætte den vej. Og det hedder altså destruktiv interferens. Vi skal også høre lidt om noget, der hedder diffraktion. Og diffraktion, det er, når for eksempel bølger møder en eller anden kant. Og jeg vil lige prøve at lave en lille skitsætte her.
I skal forestille jer her, at der kommer en bølgefront. Og når en bølgefront, hvis man skal finde den næste, så kan man i virkeligheden lave det, at man tegner en masse små ringformede bølger. Og hvis man tegner tilstrækkeligt mange af dem, så vil man komme til at tegne den næste. Og det kan vi blive ved med at gøre, så vil bølgefrontene fortsætte.
Men hvad sker der, når en bølgefront møder en mur, hvor der er et hul i den? Ja, så vil den faktisk lave en ringformet bølge ude foran. Det vil se sådan her ud. Men hvad nu, hvis der så er to huller? I virkeligheden er i det forsøg, jeg vil snakke om lidt, der hedder gitterligningen, der har man rigtig mange huller, men nu kigger vi bare på, at der er to.
Så vil jeg få lavet, at hvis der kommer en bølgetop, der kommer ind og rammer, så rammer der jo en bølgetop både her og her samtidig. Og så vil der også blive sendt ringformede bølger ud fra den her. Og der kan vi jo se her, at når de to bølger her, det er bølgetoppe, det skal forestille stregerne, så i den her retning, der vil det være konstruktiv interferens.
Det kalder vi, hvis det er, når vi kigger på vores forsøg med Gitter-ligningen, det kalder vi for 0. Så kan vi se, at når man kommer lidt længere oppe, hvis vi havde tegnet nok af det her, så vil der være en ny retning, hvor der er en konstruktiv interferens. Der vil også være en tilsvarende retning hernede af. Den kalder vi førsteorden. Hvordan kan vi så beskrive den?
Jo, hvis jeg nu tager her og laver lige min mur her. Så vil det være sådan, at hvis jeg kigger på et punkt herude i det vi kalder 0. orden og kigger på afstanden derfra og dertil og derfra og dertil, den er lige præcis lige stor. Så en bølgetop der kommer der og en bølgetop der kommer der, den vil altid.
lave konstruktiv interferens her. Går jeg nu lidt opad her, og vi kan jo sige, at det er her, vi har fået den første, så må det nødvendigvis være sådan, at hvis jeg kigger på afstanden derfra og dertil, og derfra og dertil, så må de to bølger lige præcis være forskudt en bølgelængde, sådan at derfra og dertil er en bølgelængde længere end afstanden derfra og dertil. Og så er der konstruktiv interferens.
De her linjer er til nærmest vis parallelle. Så nu tegner jeg lige en vinkelret linje herfra og op til hullet her. Så der må det gælde, at det stykke her svarer til en bølgelængde.
Det her stykke, det kalder vi for D. Når det er vores optiske gitter, så kalder vi det gitterafstanden. Og den retning, der er fra 0. orden og op til 1. orden, den kalder vi for vores... Alfa, og den kan vi beskrive på følgende måde, for vi kan også finde alfa der. Det er en retvingtet trekant, det her, hvor vi kender D.
Vi kender, den kender vi ikke. Vi skal finde vinklen her, men vi kender den her kathete, og den må nemlig være lambda. Og så ved vi fra matematikken, at sinus... til vinklen, jeg kalder den alfa, det er alfa det her, er lige med den hinsides sin og hin, den hinsides katete, divideret med hypotenusen, sinus til lambda, divideret med d. Men det her, det var bare første gang, jeg så konstruktiv interferens.
Det vil ske igen næste gang, der er blevet forskudt to bølgedængder og tre, og så mange gange vi kan gøre det indenfor, indtil vi når og rammer, at der er gået 90 grader. Så vi skal gange med et eller andet heltal, hvis vi vil beskrive dem alle sammen. Så der kan vi sige, og det er det, vi kalder vores Gitter-ligning, at sinus til alfa er lige med n gange lambda divideret med d. Det her brugte vi faktisk, da vi lavede et eksperiment. Og det vi gjorde i eksperimentet, det var, at vi tog og sendte noget hvidt lys.
Vi skal forestille os at rulle hvidt lys ind, og så satte vi et gitter op. Og det vi så i 0. orden, der var der hvidt lys, og der var hvidt lys, fordi der var alle farverne blandet sammen. Men heroppe i det vi ville forvente, der var først hvidt lys, så var der hvidt lys. I den første orden så vi en regnbue, og den første farve vi så, det var det blå, og den yderste i det her første ordens spektrum, det var den røde. Og det skyldte så, at vi kunne på den måde se, at den røde var den røde.
at bølgerne inden for det synlige spektrum har forskellige bølgelængder, og at det blå er det korteste, og de røde toner er de længste bølger. Vi beregnede så i forsøget bølgelængderne og fandt, at det synlige spektrum, vi fandt, var ca. 400-700 nanometer. Så på den måde kan vi se, at lys er et bølgefænomen.
Og fænomenet, vi brugte her igennem hullerne, kalder vi for diffraktion. kan man så bruge det her til noget. Og det viser jo sig, at det kan man.
Man kan analysere stoffer. For eksempel kender vi fra, da vi så på Bohrs atommodel, at når vi sender lys fra et eller andet lampe, som indeholder et bestemt grundstof, en gas, af et bestemt grundstof, så var der nogle bestemte linjer, der blev udsendt. Og det var sådan et fingeraftryk for den her gas.
Og på den måde kunne man bestemme, hvad for nogle kemikalier det havde med at gøre. Og der bruger vi i virkeligheden den forståelse, vi har af elektromagnetisk stråling, at det er et bølgefænomen. Jeg skulle snakke om elektromagnetisk stråling, og nu vil jeg snakke om det, der hedder synligt lys.
Men elektromagnetisk stråling er i virkeligheden, kan være mange forskellige ting i vores verden. Og hvis jeg laver en eller anden linje, hvor jeg her har det synlige spektrum som en magnet, en meget lille del af det, fra 400 til 700 nanometer. Så har jeg det, vi kalder de allerkorteste, vi kender. Så er vi nede i det, vi kalder gammestråling, og også andre relative korte.
Det kan være sådan noget som røntgen. Kommer vi op til det synlige lys, når bølgerne så bliver meget længere, så går vi op i det, hvis det nu er meter eller kilometer lange, så er vi op i det, som der fx kunne være det, vi kalder radiobølger. Det, der er interessant, når man skal vurdere det, det er så, at lys faktisk både er et partikelfænomen og et bølgefænomen.
Og når de udbreder sig, som vi har kigget på her, jamen der er lyset et bølgefænomen. Men når det reagerer med stof, så er det faktisk et proteilfænomen. Og der er det sådan, at vi kalder lys for fotoner, og der har vi, at E-fotonen er lige med planks konstant gange med frekvensen. Nu har jeg nogenlunde beskrevet, hvad jeg vil sige til det her spørgsmål. Nu kunne snakken måske bevæge sig i retning af bølger, der kræver et medie.
Det kunne også være, at vi snakkede lidt perspektiverende om det bidrag, der var. Det kunne være, at vi snakkede lidt perspektiverende om det bidrag, der var. Det kunne være noget med bord, det kunne være noget med fotoelektrisk effekt, det kunne være en eller anden analyse af noget lys fra en stjerne, hvor man så, at spektroet var rødforskudt.
og på den måde kunne man så se og snakke at man analyserer lys fra stjerner og forstår deres bølgeindskaber og på den måde kan man se når lyset er rødforskudt og dermed vise at universet udvider sig så det kan bruges til en masse ting så det var oplægget med bølger og elektromagnetisk stråling