Hur gör man. Kika försiktigt in genom hålen i luckorna. Vilken färg är det på insidan av lådan? Så fungerar det

Transkript

1 2. Svart låda Hur gör man Kika försiktigt in genom hålen i luckorna. Vilken färg är det på insidan av lådan? Så fungerar det Skåpet: Det enda vi kan se är ljus. Vi kan inte se hundar, bilar, bollar eller ens varandra, utan bara det ljus som reflekteras från hundar, bollar, bilar och andra! Om du går in i ett riktigt mörkt rum kan du inte längre se dina händer, för det behöver du ljus. Av samma anledning är skåpets insida svart när man ser den genom hålen. Det ljus som lyser in genom hålen kommer att studsa runt där inne i skåpet, och nästan inget ljus hittar ut igen. Hålen i skåpet fungerar som ett slags ljusslukare. När du öppnar skåpet kommer det ljus som träffar den vita väggen reflekteras tillbaka till dina ögon. Väggen ser vit ut eftersom den reflekterar alla färger. Ögat: Dina pupiller är faktiskt små hål som är svarta av samma anledning som hålen i skåpet. Det ljus som kommer in genom pupillen studsar runt inne i ögat, och mycket lite ljus kommer ut igen. När det är mörkt ute vidgar sig pupillerna en aning. Om man då överraskar ögat med en stark kamerablikt kommer det in mycket ljus i ögat, och tillräckligt mycket ljus studsar ut igen för att pupillen skall lysa röd på kortet! Den röda färgen kommer sig av att ljuset har studsat mot näthinnans matta av röda blodkärl.

2 Prova själv Vi kan se att en bil ute på gatan är röd eftersom vitt ljus från t ex solen består av alla våglängder. Bilen är röd därför att den endast reflekterar röda våglängder. Likadant är det med alla färger. Men vad får bilen för färg i en tunnel upplyst med natriumlampor? De innehåller bara en orange våglängd. Titta noga på färgerna på dina kläder nästa gång du åker genom en sådan biltunnel så får du en ledtråd! Pupillen kan justera sin storlek för att släppa in lagom mycket ljus till ögat. Den kan ändras från ungefär 1,5 mm till hela 8 mm i diameter! Pupillerna drar ihop sig väldigt snabbt men det tar lite längre tid för dem att öppnas. Titta dig i spegeln och håll handen för ena ögat. Vad händer med det andra ögats pupill? (Att det händer något alls med det ögat beror på att kroppen har svårt att bara ställa om ett öga i taget.) Vad händer när du tar bort handen? Mät dina egna pupiller i svagt och i starkt ljus! Pupillens storleken ändrar sig också när du är arg, rädd, kär eller drogad. Man tittar också på pupillens reaktioner när man undersöker sjuka eller skadade personer. Mer När man använder blixt är det oftast mörkt och pupillerna är stora och hinner inte dra ihop sig när blixten kommer! På vissa kameror har man löst problemet med röda ögon genom att skicka en eller flera "provblixtar" innan den riktiga blixten kommer. Röda ögon kan också avhjälpas genom att blixten flyttas något så att reflexen från den blodröda näthinnan inte går rakt tillbaka till kamerans lins. Pupillerna är två hål rakt in till näthinnan. Tänk på det nästa gång du ser någon in i ögonen!

3 Förr trodde man att något gick ut från ögat och hämtade hem bilderna. Så ritas t ex stålmannens röntgenblick. Idag vet man att det är tvärtom, ljuset studsar in i ögat som då skickar en signal om att det sett något till hjärnan.

4 3. Svartvit snurra Hur gör man Sätt ordentlig fart på snurran. Kan du se andra färger än svart och vitt när snurran fått fart? Så fungerar det Vitt ljus består av regnbågens alla färger. Våra ögon har inte en typ av synreceptor för varje färg, utan bara tre olika typer. De är bäst på att se rött (R), grönt (G) eller blått (B). När ögat träffas av vitt ljus, som innehåller alla färger, reagerar alla tre typerna av receptorer lika mycket: Våra ögon tycker att ett svart föremål är svart just för att det inte reflekterar något ljus. Inget ljus betyder inga färger. När vi ser något svart regerar alltså ingen av receptorerna:. När du snurrar skivan riktigt snabbt får ögats synceller svårt att hänga med i den snabba växlingen mellan svart och vitt:

5 Den blå receptorn är sämst på snabba omställningar, varför vet man inte riktigt. Vilka färger man ser beror på hur fort skivan snurrar och hur snabbt ens färgreceptorer regerar. Vilka färger signalerade just dina färgreceptorer till din hjärna Prova själv Gör en egen snurra! Du kan antingen kopiera snurran på föregående sida, eller leta upp en större på Internet ( Klistra upp snurran på en bit kartong, och fäst den sedan på något som snurrar snabbt, exempelvis en leksakssnurra eller en hushållsmaskin. Mer Det vita solljuset består av regnbågens alla färger. Regnbågen framträder när regndroppar delar upp ljuset i dess olika färger. Men hur kan vi se alla de här färgerna med bara tre olika färgreceptorer? Varje färg i regnbågen svarar mot en energi. Man säger att de olika färgerna har olika våglängd. Trots att varje färgreceptor reagerar mest på sin egen färg ser de även färger som har våglängder nära den egna. Eftersom vi bara har tre slags färgreceptorer räcker det faktiskt att TV- och dataskärmar bara visar tre färger! De tre färgerna är förstås röd, grön och blå. Alla andra färger och nyanser får man fram genom att blanda dem på rätt sätt. Om du går riktigt nära TV:n ser du att bilden är uppbyggd av ränder. Varje rand består av en mängd små punkter som är antingen röda (R), gröna (G) eller blå (B). Punkterna är så små att våra ögon inte kan upplösa dem på avstånd, utan vi ser en jämn och fin bild. Om de tre färgade linjerna lyser lika starkt i en del av rutan tycker vi att det området är vitt. Det beror på att alla tre receptorerna får lika starka signaler därifrån. Svart får man helt enkelt genom att släcka alla linjer i ett område. Rött är också enkelt. Då lyser förstås bara linjerna med röda punkter. På samma sätt gör man med grönt och blått. När linjerna med röda och blå punkter lyser lika stark i ett område där alla gröna linjer är släckta, ser vi en stark rosa färg. Ett turkost område på TV-skärmen består av lika starka gröna som blå linjer: En jämn blandning av rött och grönt gör att vi ser gult. Om man låter de röda linjerna lysa lite starkare än de gröna linjerna blir färgen mer orange. Alla de här blandningarna

6 kan man göra själv med starka färgade lampor: en röd, en grön och en blå (alternativt med vita lampor och färgade filter). Kom ihåg att det här blandningsschemat gäller bara för ljus! En blandning av lika mycket röd, grön och blå målarfärg blir till exempel inte vit utan brunsvart.

7 4. Optiska fibrer Hur gör man Hur många lysande maskar tror du att det finns innanför glaset, och kan du gissa var de börjar och slutar? Så fungerar det Varje lysande mask är en optisk fibrer som leder ljus, och slutar som en liten lampa på monters utsida. Alltså finns det lika många maskar innanför glaset som du ser blinkande som lampor runtomkring. De optiska fibrernas andra ände ligger mot en stor lampa nere i montern, och det är ljuset från den lampan vi ser. Ljus som träffar en yta där två olika medium möts reflekteras till viss del vid gränsytan. Hur stor del av ljuset som reflekteras beror på vilka två medier som möts, och med vilken vinkel ljuset träffar ytan. En optisk fiber är specialkonstruerad så att ljus som lyser in träffar fiberns väggar (ytan mellan den optiska fibern och luften runtomkring) med en sådan vinkel att allt ljus reflekteras vid ytan! Fenomenet kallas totalreflektion. Det reflekterade ljuset stöter därefter på nästa fibervägg, i precis rätt vinkel för totalreflektion, varpå det reflekteras igen. Så där reflekteras ljuset fram och tillbaka ända tills fibern tar slut!

8 Prova själv Prova hitta vinkeln för totalreflektion mellan vatten och luft! Man behöver ett stort kärl med vatten (till exempel ett akvarium!) och en ficklampa. Håll ficklampan vid akvariets ena kortände och lys snett uppåt som på bilden. Hur stor del av ljuset som lyser upp genom vattenytan, så att pojken på bilden kan se det, beror på i vilken vinkel man håller ficklampan. Om ficklampan hålls i precis rätt vinkel ser pojken på bilden inget ljus alls. Det blir totalreflektion vid ytan! Mer Fiberoptiska kablar kan skicka ljussignaler långa sträckor utan att signalerna förstörs. Man kan till exempel göra om ett telefonsamtal till ljuspulser och skicka det tvärs över landet genom optiska fibrer. Optiska fiber används också vid s k "titthålskirurgi". Det finns lampor som består av en bukett av optiska fibrer. Själva lampan sitter vid bukettens fot och lyser in i fibrernas ena ände, precis som i Augustas monter. Lampans ljus följer sedan varje optisk fiber ut till dess ände. Om lampan dessutom skiftar färg kommer buketten av optiska fibrer skimra i olika färger!

9 5. Polarisation Hur gör man Snurra på den runda skivan och titta på föremålen innanför. Den lilla glasbiten är en dubbelbrytande kristall. Kan du se texten bakom kristallen? Hur ser tejpen och tejphållaren ut mellan de två polaroiderna? Så fungerar det Ljus är elektromagnetiska vågor. En del vågor svänger horisontellt, som en ringlade å. Andra vågor svänger vertikalt, som om ån skulle ringla upp-ner, upp-ner istället! Man kallar dessa olika svängningssätt för två olika polarisationer hos ljuset. En polaroid är ett material som behandlar de olika polarisationssvängningarna olika. Den ena släpper de igenom, medan den andra stoppas! Hur kommer nu det sig? I en polaroid rör sig små laddade partiklar lättare i en riktning än i en annan. Som kulorna i en kulram. En ljusvåg som är polariserad så att dess svängning kan sätta fart på de laddade partiklarna (kulorna i kulramen) förbrukar sin energi på detta sätt. De ljusvågor som svänger på andra ledden kommer inte märka att det går att röra på partiklarna (kulorna), och passerar därmed utan problem. Bakom polarioden finns bland annat en dubbelbrytande kristall. En sådan kristall delar upp ljuset i två strålar vilket gör att man får två bilder. Dessa två strålar är polariserade vinkelrätt mot varandra. Vanlig tejp skiftar i en mängd olika färger när den läggs mellan två polarioder. Det beror på att ljus av olika våglängder (färger) tar sig igenom plasten olika fort i olika riktningar. Den här effekten användas bland annat för att titta på påfrestningar i genomskinliga plastmaterial. Ju tätare färgväxlingar desto större är spänningarna i plasten. Kan du se det på tejphållaren?

10 Prova själv Fundera på vad som händer med ljuset om man lägger två polaroider (kulramar) tvärs över varandra. Om du dessutom har två polaroidglasögon kan du prova dina teorier i verkligheten! Om du är ute på sjön och dessutom har ett par polaroidglasögon får du inte glömma att titta på solreflexerna i vattenytan. Det ljus som reflekteras vid ytan är nämligen nästan helt polariserat! Det betyder att dina polaroidglasögon kan stänga ute det ljuset. Jämför skillnaden mellan vanliga solglasögon och polaroidglasögonen. Eller prova vrida polaroiderna 90. Mer Flytande kristaller polariserar ljus. Polariseringen kan påverkas av elektriska signaler, och på så sätt kan man få redan polariserat ljus att släckas ut helt. Därmed kan man skapa helt svarta partier på t ex platta dataskärmar, bilstereo- och klockdisplayer.