Fysik Världen kring oss. Kvällens punkter. Vad är strålning? Polarisation. Elektromagnetisk strålning

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Fysik Världen kring oss. Kvällens punkter. Vad är strålning? Polarisation. Elektromagnetisk strålning"

Agneta Jansson
för 7 år sedan
Visningar:

1 mm 1 µm 10 nm 0.1 nm 1 km 10 m 1 dm 1 mm 0.01 mm 100 nm 1 nm 0.

1 Fysik Världen kring oss Repetition och uppföljning Kvällens punkter Repetition Kvantfysik Allting är relativt Einsteins teorier Fysik och naturvetenskap i ett större perspektiv Vad är strålning? Det elektromagnetiska spektrat: 100 m 1 m 1 cm 0.1 mm 1 µm 10 nm 0.1 nm 1 km 10 m 1 dm 1 mm 0.01 mm 100 nm 1 nm 0.01 nm Elektromagnetisk strålning Polarisation Hastighet = ljusets hastighet km/s E-fältets riktning Svängningarna i elektriskt och magnetiskt fält är alltid vinkelräta mot varandra 1

Maxwells ekvationssystem visar att en vågrörelse kan uppkomma där E- och B-fälten ingår.

2 Polarisation Polarisation vid reflektion Icke polariserat ljus Polariserat ljus Polariserat ljus Maxwell såg sambanden mellan magnetfält (B) och elektriskt fält (E) Q E da = ε 0 B da = 0 dφb E dl = dt dφ B dl = µ 0 I + ε 0 dt Lösning av Maxwells ekvationssystem visar att en vågrörelse kan uppkomma där E- och B-fälten ingår. E Gravitation och Newtons lagar Galilei & fallande objekt Fritt fall i vakuum 10 m/s g = sekund = 10 m/s 2 Massan x g 2

Newtons 1:a lag När resultanten av alla krafter som verkar på ett föremål är lika med noll, är föremålet i vila eller i rörelse med konstant hastighet i samma riktning.

öka eller minska hastigheten Normalkraften Sir Isaac Newton, 1643-1727 Tyngdkraften Kraften = massan x accelerationen Newtons 3:e lag Newtons gravitationslag När två föremål verkar på varandra med

3 Newtons 1:a lag När resultanten av alla krafter som verkar på ett föremål är lika med noll, är föremålet i vila eller i rörelse med konstant hastighet i samma riktning. Newtons 2:a lag Det behövs ingen kraft för att hålla igång en rätlinjig rörelse med konstant hastighet. Däremot behövs det en kraft för att förändra en rörelse, t.ex. öka eller minska hastigheten Normalkraften Sir Isaac Newton, Tyngdkraften Kraften = massan x accelerationen Newtons 3:e lag Newtons gravitationslag När två föremål verkar på varandra med krafter, är krafterna lika stora och motsatt riktade. r = avståndet Konstant x massan(1) x massan(2) Kraften = avståndet 2 Konstant = 6.67 x Nm 2 /kg 2 Vridmoment Energi kan inte förstöras utan endast omvandlas! Potentiell energi = m x g x h Gör en piruett: Figur 8.53 Rörelse energi = = m x v x v 2 m x v 2 2 3

Himlakroppar och satelliter Julia Becker Astronomi http://www.nasa.

4 Himlakroppar och satelliter Julia Becker Astronomi Materiens tillstånd Gas Vätska Bernoullis Princip Solid När hastigheten ökar, minskar trycket! Högre hastighet, dvs lägre tryck Magnuseffekten Lyftkraft Lägre hastighet, dvs högre tryck Plasma det 4:e tillståndet Flygplansvinge Skruvade bollar 4

Motorer och kylskåp Värmeöverföring Värme VARMT KALLT Ledning Konvektion Strålning http://www.

org Övergångar mellan olika tillstånd Temp C Ånga Termodynamik Värmekraft 100 Vatten

5 Motorer och kylskåp Värmeöverföring Värme VARMT KALLT Ledning Konvektion Strålning Övergångar mellan olika tillstånd Temp C Ånga Termodynamik Värmekraft 100 Vatten Förångning/kondensation 0 Is Smältning/frysning Vid fasövergångar är temperaturen konstant! Tillförd värme Entropi Ett mått på oordning! Nord och syd Definierat från Norr till Söder 5

Magnetisering av järn Jordens magnetfält 1) 2) SOHO/LASCO/EIT (ESA & NASA) MRI (magnetic resonance imaging) Vågrörelse Mekanisk: Störningar som propagerar i ett elastiskt material Ljudvågor Havsvågor

6 Magnetisering av järn Jordens magnetfält 1) 2) SOHO/LASCO/EIT (ESA & NASA) MRI (magnetic resonance imaging) Vågrörelse Mekanisk: Störningar som propagerar i ett elastiskt material Ljudvågor Havsvågor Elektromagnetisk: Ljus Radiovågor Mikrovågor B0 Störningar i elektromagnetiskt fält som kan propagera i vakuum B1 Bild från Maria Widmark, Sahlgrenska Universitetssjukhuset Transversella eller longituninella vågor Transversell vågrörelse Diffraktion Longitudinell vågrörelse 6

Interferens Tsunami vågor http://science.howstuffworks.

htm Ljustransmission i material Transmission och absorption i

7 Interferens Tsunami vågor Ljustransmission i material Transmission och absorption i glas Glas släpper igenom synligt ljus, men absorberar UV och IR Genomskinlighet kräver homogena material Färgblandning Fig

komplementfärger M = - G n = 1sinθ1 n2sin θ 2 Ljusbrytning i linser Fokus LASER Light

8 Färgsubtraktion Ljusbrytning Y = - B Snells lag: C = - R θ 1 Optiskt tunnare material Dispersion: Optiskt tätare material θ 2 n 2 > n 1 Cyan, Magenta, och Gult (Y) är komplementfärger M = - G n = 1sinθ1 n2sin θ 2 Ljusbrytning i linser Fokus LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Ljusförstärkning genom stimulerad strålningsemmision Brännvidd Brännvidd 8

Allting går med elektricitet Ingvar Albinsson http://www.

se/ Coulombs lag F =k QQ r 1 2 2 Q 1 Q 2 r Ändring i magnetfält ger

9 Allting går med elektricitet Ingvar Albinsson Coulombs lag F =k QQ r Q 1 Q 2 r Ändring i magnetfält ger upphov till ström I atomernas värld Dag Hanstorp Atomfysik Induktion Bild från 9

10 Atomer Materiens minsta byggstenar Bohrs atommodell Bilder från: Grekernas filosofi ca 500 år f.kr Atomos = odelbar Ernest Rutherford, Nobelpriset i kemi 1908 Fysiken i musiken Spektrallinjer: Milan Friesel Stående vågor Hörsel frekvensomfång 10

hf p = c Albert Einstein, 1879-1955 Ljus är uppför sig som om det både är vågor men

11 Fysikaliska leksaker Café o lär Kvantfysik Ljus en partikel eller vågrörelse? Ljus Vågor eller partiklar? Är jag en partikel eller våg? hf p = c Albert Einstein, Ljus är uppför sig som om det både är vågor men samtidigt partiklar. Fotonen = masslös partikel Båda modellerna är korrekt Är jag en partikel eller våg? E =hf 11

Schrödinger, 1887-1961 Vågfunktioner för väteatom Heisenbergs osäkerhetsteori x p h 2 Om man vet positionen, blir hastigheten

12 Planck s kvanthypotes Fotoelektrisk effekt Planks strålningslag: E =hf E =hf E k = hf W Energi i diskreta steg Einsteins nobelpris 1921 Max Planck, Fotoelektrisk effekt i vardagen Schrödingerekvationen EΨ = Hˆ Ψ CCD-sensor Erwin Schrödinger, Vågfunktioner för väteatom Heisenbergs osäkerhetsteori x p h 2 Om man vet positionen, blir hastigheten obestämd Allting är relativt Einsteins relativitetsteori Om man vet hastigheten, blir positionen obestämd Werner Heisenberg,

Ljusblixt i rymdfarkost Sett från marken s c = s t r vt j Ljuset har gått längre väg än s på samma tid?

13 All rörelse är relativ Ljusets hasighet är konstant oavsett observatör Tåget rör sig relativt omgivningen. Omgivningen rör sig relativt tåget. Ljusblixt i rymdfarkost Sett från marken s c = s t r vt j Ljuset har gått längre väg än s på samma tid? t j = t r v 1 c 2 2 Tvillingparadoxen Relativitetsteori i vardagen Korrektioner i GPS systemet p g a satelliternas rörelser Tiden på jorden är längre än i rymdskeppet 13

Fysik och naturvetenskap i ett större perspektiv Vetenskap eller Religion? Människans försök att förstå sig på sin tillvaro. vad är skillnaden?

14 Fysik och naturvetenskap i ett större perspektiv Vetenskap eller Religion? Människans försök att förstå sig på sin tillvaro. vad är skillnaden? Skillnaden vetenskap / religion Människan har alltid sökt svar Vetenskap Baseras på observationer och mätningar Behöver bevis Religion Baseras på filosofiska diskussioner och tolkningar Behöver ej bevis Bild från Redan de gamla grekerna Konflikt mellan vetenskap och religion Galileo facing the Roman Inquisition, 1857 painting by Cristiano Banti. Source: faculty/projects/ftrials/galileo/galileotrial.jpg Porträtt av Aristoteles. Musée du Louvre, Paris en.wikipedia.org Galilei Gallileo, Portrait by Justus Sustermans painted in

1500-talets världsbild bild från 1493 Schedelsche Weltchronik Vetenskap och religion idag Copernicus världsbild http://www.liverpoolmuseums.org.

Tron att det endast finns en sanning och att det enbart är den personen som tror detta som besitter den sanningen, tycks för mig vara den största

15 1500-talets världsbild bild från 1493 Schedelsche Weltchronik Vetenskap och religion idag Copernicus världsbild Vetenskapen ändrar sig hela tiden! Tron att det endast finns en sanning och att det enbart är den personen som tror detta som besitter den sanningen, tycks för mig vara den största roten till all världens ondska. Motstånd mot Darwins evolutionsteori Max Born, Nobelpriset i fysik, 1954 Vetenskapen och konsten Det är människan och inte naturen som delat in vetenskapen Fysik Kemi Biologi Medicin Leonardo da Vinci,

Matematik Vetenskapens språk Modeller för att kunna förklara omvärlden För att kunna beskriva samband Vetenskap och teknologi Vetenskap är

16 Matematik Vetenskapens språk Modeller för att kunna förklara omvärlden För att kunna beskriva samband Vetenskap och teknologi Vetenskap är efterfrågandet av kunskap. Teknologi är tillämpningar av kunskapen. Bioscience Tvärvetenskap Nanoteknologi M. fl. Nya vetenskaper Vetenskapen och framtiden? 16

Relevanta dokument

Grekernas världsbild. Gravitation & Newtons lagar. Aristoteles definition av rörelse. Aristoteles och de fyra elementen

Grekernas världsbild. Gravitation & Newtons lagar. Aristoteles definition av rörelse. Aristoteles och de fyra elementen Grekernas världsbild Gravitation & Newtons lagar En snabbkurs i klassisk mekanik 3/2-2010 Aristoteles 384 322 f.kr Grekisk filosof Student till Platon Lärare till Alexander den store Porträtt av Aristoteles.