EXPERIMENT 1 LINSER Du kommer i kontakt med linser varje dag antingen du vet det eller ej. Kameror använder linser för att fokusera bilden på filmen, filmprojektorer har rörliga linser för att få en skarp bild på filmduken. Dina ögon har en lins som skapar en bild på näthinnan. Bilden på näthinnan är upp och ner men din hjärna vänder bilden rätt så du kan få en korrekt bild av din omgivning. Utrustning: Linserna A, B och C Meterlinjal Ficklampa Vit kartong (skärm) Klädnypa Objekt (papper med stor bokstav) Objekt Lins Ficklampa? Bild på en vit skärm Avståndet mellan objektet och linsen bör vara cirka 0,5 meter. Dela ut linserna (A, B och C), en meterlinjal och två vita kartongbitar. Visa (om nödvändigt) hur man justerar lins och skärm för att erhålla en bild. För att försöket ska lyckas se till att belysningen i rummet är svag. Ett bra objekt att studera är antingen 1) en kraftigt belyst stor bokstav (kan belysas framifrån eller bakifrån) 2) ett fönster med ett upplyst landskap utanför När eleverna ska bestämma brännvidden hos linserna bör de placera linsen ett par meter från objektet för bäst resultat.
Utförande: 1 I ett svagt upplyst rum, placera lins A minst en meter från objektet (pappret med bokstaven). Belys objektet med ficklampan. En bild kan fångas på skärmen på ett visst avstånd från linsen. Flytta skärmen fram och tillbaka tills en skarpt fokuserad bild erhålles. Fråga1: Är det någon skillnad i storlek mellan objekt och bild? Är bilden rättvänd eller uppochner? Ser du några andra skillnader? Svar1: Bilden som skapas av lins A är uppochner och förminskad. Den är även höger-vänster-vänd 2 Upprepa försöket med lins B och C. Fråga2: Beskriv skillnaderna mellan de olika linserna. Svar2: Lins B ger en bild liknande lins A men mindre och närmare linsen. Lins C kan inte skapa någon bild på skärmen. Diskussionsfråga Varför ger lins C ingen bild på skärmen? Lins C har ett annat utseende än lins A och B. Linserna A och B är tjockast på mitten och kallas konvexa (kallas även positiva, konvergerande) medan lins C är tunnast på mitten och kallas konkav (negativ lins, divergerande, spridningslins). konvex konkav Även en konkav lins ger en bild men den kan man inte projicera på en skärm. Om man tittar genom en konkav lins ser man en rättvänd, förminskad bild. Denna typ av bild kallas virtuell bild. En bild som projiceras på en skärm kallas reell bild. 3 Använd lins A och minska avståndet mellan objektet och linsen. Fråga3: Vilken effekt har denna förändring på bilden? Svar3: När avståndet objekt-lins minskar ökar avståndet lins-skärm och bilden blir större. 4 Använd lins A så du har en skarp bild av objektet. Vad tror du händer om man täcker för övre halvan av lins A? Skriv ner vad du tror händer med bilden. Täck övre halvan av lins A med en kartong och studera bilden. Fråga4: Blev det som du tänkt dig? Förklara vad som hände. Vad händer om du täcker undre halvan av linsen? Svar4: En typisk förutsägelse är att övre eller undre halvan av bilden försvinner. Eftersom varje del av linsen avbildar hela objektet kommer bilden fortfarande att visa hela objektet. Det blir bara mycket svagare. Detsamma inträffar om man täcker över undre halvan av linsen. 5 När en bild skapas av ett mycket avlägset objekt kommer bilden att hamna i linsens fokalplan. Avståndet mellan linsens centrum och bilden kallas linsens fokalvidd eller brännvidd. Fråga5: Bestäm brännvidderna hos linserna A och B. Svar5: A:s brännvidd är cirka 12,5 cm och B:s cirka 3,5 cm.
Diskussionsfrågor Vad händer med bilden då den konvexa linsen flyttas närmre objektet? Bilden flyttas längre och längre bort och blir större tills den så småningom försvinner. Detta inträffar då objektet ligger inom en brännvidd från linsen. Bilden har inte försvunnit, den har bara bytt från reell bild till virtuell bild. Den kan man se om man på objektet genom linsen. Har den konkava linsen en brännvidd? Flera aktiviteter 1) Flera saker kan fungera som linser. Låt eleverna bestämma brännvidden hos en glaskula, en vattenfylld glasflaska, en plastpåse med vatten. 2) Linsformeln ovan kan användas genom att beräkna bildens läge då man känner linsens brännvidd och avståndet till objektet eller beräkna linsens brännvidd genom Att mäta avstånden lins-objekt och avståndet lins-bild. En konkav lins har vad som kallas en virtuell brännvidd vilken betecknas med ett negativt värde. Vad finns det för samband mellan bildens läge och den konvexa linsens brännvidd? Bildens läge varierar beroende på avståndet mellan lins och objekt. Det finns en ekvation som beskriver detta samband. Om (a) är avståndet mellan objekt och lins, (b) är avståndet mellan lins och bild och (f) är linsens brännvidd kan ekvationen skrivas 1 a + 1 b = 1 f Här ser man att om avståndet till objektet är mycket stort blir 1/a 0.
EXPERIMENT 2 FÖRSTORINGSGLAS Förstoringsglas hjälper oss att se små saker tydligt. Vissa kan vara uppbyggda av flera linser och kan förstora upp till 1000 gånger. Utrustning: Linserna A, B och C Små kristaller av salt, socker och sand. Linjal Lins Utöver de tre linserna bör varje elev ha en linjal för att mäta storleken på objekt och bild samt några kristaller av olika material t.ex. salt, socker och sand. Utförande 1 Lägg var och en av linserna på en boksida med text och lyft linserna sakta och betrakta texten genom linserna. Fråga1: Beskriv bilden av bokstäverna du se genom linserna då du lyfter linserna från boksidan. Svar1: Linserna A och B ger rättvända förstorade bokstäver. Förstoringen ökar då linsen flyttas från pappret. Lins C ger en rättvänd, förminskad bild som minskar då linsens avstånd till sidan ökar.
2 Flytta linserna så att avståndet till textsidan blir längre än linsens brännvidd. Fråga2: Beskriv förändringarna då du för linsen längre från objektet mot ögat. Notera skillnaderna i bildens utseende hos de tre linserna. Svar2: För lins A och B gäller: då avståndet till objektet närmar sig linsens brännvidd blir bilden väldigt stor, suddig och distorderad. Ökar avståndet ytterligare blir bilden uppochnervänd och förminskad och minskar om avståndet ökar ytterligare. Lins C ger hela tiden en rättvänd bild vilken minskar då avståndet till objektet ökar. 3 Om linsen skapar en bild större än objektet kan linsen användas som förstoringsglas. Håll linsen nära ögat och närma dig textsidan tills bilden blir skarp. Det är så man använder ett förstoringsglas. Fråga3: Vilka linser förstorar? 4 Använd lins A eller B och studera några olika kristaller. Fråga4: Beskriv skillnaden mellan kristallerna hos salt, socker och sand. Svar4: Saltkristallerna ser likadana ut medan sockerkristallerna har olika form. Sand ser man ha kristaller av olika material. 5 Välj ett mycket litet objekt som en tryckt bokstav och studera den med de båda förstoringsglasen. Rita av bokstaven så stor som du ser den i förstoringsglaset. Fråga 5: Mät bildens storlek. Hur många gånger förstorar linsen? Svar5: Dem maximala förstoringen är 4 gånger för lins A och 7 gånger för lins B. Svaren kan variera mycket då det är svårt att noga mäta förstoringen. Ett sätt är att titta på objektet genom linsen med ena ögat och samtidigt rita av bilden vid sidan av med hjälp av det andra ögat. Svar3: Linserna A och B förstorar. Lins C gör det inte. Diskussionsfrågor Vilken egenskap hos linsen bestämmer om den kan användas dom förstoringsglas? Det är bara positiva (konvexa) linser som kan användas som förstoringsglas. Under vilka omständigheter kan en konvex lins fungera som förstoringsglas? Linsen måste hållas mindre än en brännvidd från objektet. När avståndet mellan lins och objekt är mellan en och två brännvidder får man en förstorad bild men den är uppochner och svår att se på grund av sitt läge.
Varför gav lins A och B rättvända bilder i detta experiment men uppochnervända i föregående? Bildens utseende beror på avståndet mellan objekt och lins. Vid experiment 1 var avaståndet stort så linserna producerade en omvänd bild. Varför får eleverna olika förstorning trots att de använder samma lins? Svårigheten att rita av bilden i rätt storlek ger variationer i svaret. Bildens storlek beror på avståndet mellan lins och objekt. Förstoringen refererar till den största bild som kan erhållas utan förvrängning. Flera aktiviteter 1) Skaffa ett mikroskop och låt eleverna undersöka några objekt som är för små för att se med förstoringsglas. Låt eleverna undersöka vilken typ av linser som finns i mikroskopet. 2) Låt eleverna studera audiovisuella utrustningar och identifiera de linser som används.
EXPERIMENT 3 GALILEIKIKAREN Kikare eller teleskop kan utformas på flera sätt genom att kombinera olika linser. Varje typ har någon fördel samt även någon nackdel. Vissa ger en uppochnervänd bild medan andra en rättvänd. Vissa förstorar mer och andra ger ett större synligt område. Linserna i teleskop och mikroskop är monterade i rör som håller linserna på plats och hindrar distraherande ljus från andra ljuskällor att störa bilden. Galileikikaren har fått sitt namn från Galileo Galilei (1564-1642) trots att han inte var uppfinnaren. Han lyckades dock bygga en så kraftfull kikare att han kunde göra sina berömda astronomiska observationer. Utrustning Lins A och C Linsränna Att göra ett teleskop av linserna A och C kan vara lite knepigt så pröva först själv så du kan hjälpa eleverna. För att lyckas börja med att hålla lins C tätt intill ögat. Placera lins A tätt framför lins C. Flytta lins A sakta från lins C tills du får en skarp bild. Detta sker då avståndet mellan linserna är cirka 10 cm. Genom att fästa klädnypor i linserna så att linserna kan stå på bordet blir det lättare för eleverna att teckna av bilderna de ser. Utförande: Lins C Lins A Avlägset objekt 1 Håll lins C så nära ögat att den nuddar ditt ögonbryn. Placera lins A direkt framför lins C så du kan se genom båda samtidigt och sikta mot ett avlägset objekt. (VARNING!! TITTA EJ PÅ SOLEN!). Flytta nu lins A från ögat tills du får en skarp bild. Fråga1: Beskriv bilden du ser jämfört med det verkliga objektet. Svar1: Bilden är rättvänd och förstorad. Vissa elever kan se färger runt bildens kontur.
2 Rita en bokstav på svarta tavlan och ställ dig minst två meter från tavlan. Studera bokstaven genom kikaren på samma sätt som förut. Öppna det andra ögat. Du ser nu två bilder av bokstaven, en genom kikaren och en direkt. Låt en kamrat rita ett streck på tavlan i över och underkant på bokstaven du ser i kikaren. Mät de båda höjderna och beräkna förstoringen. Fråga 2: Vilket vetenskapligt instrument använder linserna på detta sätt? Svar2: Ett teleskop. Fråga3: Hur måste avståndet mellan linserna ändras om du vill betrakta ett mer avlägset objekt? Svar3: Ju avlägsnare ett objekt är desto närmare måste linserna vara varandra, till ett visst läge då man inte behöver justera mer. Man har skärpa på mycket avlägsna föremål. Diskussionsfrågor Varför är linser i teleskop och mikroskop monterade i rör? Rören håller linserna på plats och hindrar ströljus att komma in mellan linserna och förstöra kontrasten i bilden. När du studerar objekt som befinner sig på olika avstånd måste avståndet mellan linserna ändras för att fokusera bilden. Hur måste avståndet mellan linserna ändras då du betraktar ett mer avlägset objekt? Ju längre bort objektet är ju närmre måste linserna vara varandra, till en viss gräns då skärpa erhålles till oändligt avstånd. Vad händer om du vänder på teleskopet och betraktar ett objekt? (lins A närmast ögat) Man ser objektet förminskat och rättvänt och större än om man tittar med endast lins C. Fråg4: Förklara vad som inträffar om du vänder teleskopet och tittar genom det. (Lins A närmast ögat) Svar4: Man ser objektet förminskat och rättvänt och större än om man tittar med endast lins C. Fråga5: Varför ser man ibland färger kring objektets kontur? Svar5: Denna distorsion orsakas av att de olika färgerna i ljuset inte bryts lika mycket i linsen. Vill du veta mera så sök på Internet på Kromatisk abberation. Flera aktiviteter 1) Låt eleverna studera en systemkamera, där man fokuserar genom att se genom linsen, och se hur linsen flyttas då man fokuserar på olika avstånd. 2) Låt eleverna skriva en rapport om hur en projektor fungerar. 3) Låt eleverna läsa om Galileo Galilei och de upptäckter han gjorde med sitt teleskop. 4) Låt eleverna bestämma något yrke där man jobbar mycket med linser. Bjud in någon att berätta om det.
EXPERIMENT 4 KEPLERS TELESKOP Nu när du vet hur en Galileikikare fungerar ska du få lära dig hur ett annat teleskop skapat av en tysk astronom Johannes Kepler(1571-1630), Keplers teleskop. Om man har två teleskoptyper vilket är då bäst? Inom optiken beror svaret på en annan fråga. Vad ska du använda teleskopet till? Om du ska studera planeter och stjärnor är Keplers teleskop det rätta. Utrustning Lins A och B Linsränna Det kan vara svårt för eleverna att hitta bilden de söker. Lins B måste hållas nära intill ögat. Lins B Lins A Om lins A hålles tätt intill lins B on sedan sakta flyttas från B kommer en skarp bild att synas då avstånden mellan linserna är cirka 16 cm. Avlägset objekt Utförande 1 Håll lins B mycket nära ögat och placera lins A omedelbart framför lins B så du kan se genom båda linserna samtidigt. Rikta in linserna mot ett avlägset objekt som du vill studera (VARNING!! TITTA INTE PÅ SOLEN!) och blunda på det andra ögat. Flytta sakta lins A bort från lins B samtidigt som du tittar genom linserna. I ett visst läge ser du en skarp fokuserad bild..
Fråga1: Beskriv bilden du ser genom linserna jämfört med objektet. Svar1: Bilden är uppochner och förstorad. Man kan även se färger kring konturerna. (se diskussionen till experiment 3). 2 Rita en bokstav på svarta tavlan och förflytta dig minst 2 meter från tavlan och fokusera så du ser bokstaven skarpt i teleskopet. Öppna det andra ögat och du ser bokstaven både genom teleskopet och direkt. Låt en kamrat gå fram till tavlan och markera övre och undre kanten på bokstaven du ser i teleskopet. Du kan nu mäta hur stor förstoringen var. Diskussionsfrågor Bilden i Keplerteleskopet blir uppochner men blid den även höger-vänster-vänd? Ja det blir den. Dessa två egenskaper hör ihop. Vad händer om du titta i teleskopet bak och fram (lins A närmast ögat)? Bilden blir fortfarande uppochner och förminskad. Fråga2: Vad skiljer detta teleskop från Galileis teleskop? Fråga3: Hur många gånger förstorade teleskopet? Svar3: Förstoringen blir cirka 3 gånger. Elevsvaren kan avvika beroende på noggrannheten vid ritande av uppfattade bildens storlek. Teleskopskillnader: Keplers teleskop är längre. Bildskillnader: Keplers teleskop ger en uppochnervänd bild. Förstoringen är mindre än hos Galileis teleskop. Diskussionsfråga Vilket teleskop är bäst och varför? Det beror på vad man skall använda det till. Ska man studera något avlägset i sin omgivning vill man ha bilden rättvänd medan om man studerar himmelsobjekt gör det inget att man ser dem uppochner. Flera aktiviteter. 1) Låt eleverna söka information om andra typer av teleskop. Varför använder vissa kupade speglar? 2) Låt eleverna undersöka skillnader i design mellan teleskop och mikroskop. Svar2: Bilden blir uppochner i keplerteleskopet. Förstoringen blev något mindre än med Galileis teleskop.
EXPERIMENT 5 FRESNEL-LINS Att tillverka linser är en komplicerad process. Glassort, tjocklek, linsens krökning påverkar linsens brännvidd. Nu ska vi testa en helt annorlunda lins nämlingen Fresnel-linsen. Fresnel-linsen är en tunn lins. Linsen består av ett stort antal koncentriska cirkelringar där varje cirkelring har samma lutning som motsvarande glaslins har.fresnel-linsen används där stora lätta linser är att föredra. Utrustning: Fresnel-lins Linserna A, B och C Linjal Vit kartong (skärm) Objekt (stearinljus) Från avlägset objekt Fresnel-lins Fresnel-linsen är ingjuten i en rektangulär plastskiva. Man kan svagt se cirkulära ringar på linsen. Om man tittar på kanten på linsen med förstoringsglas ser man att ringarna har olika lutning, samma lutning som motsvarande glaslins. Vit skärm Om klassrummet inte har något fönster så kan man använda ett ljus vid bestämning av linsens brännvidd. Utförande. 1 Närstudera noggrant Fresnel-linsen Fråga1: Hur avviker Fresnel-linsen i utseende jämfört med glaslinserna? Svar1: Linsens diameter är större, den är flat och tunn och har koncentriska cirklar.
Fråga2: Fungerar Fresnel-linsen som ett förstoringsglas? Svar2: Ja,och den förstorar cirka 4 gånger. 2 I experiment 1 bestämde du brännvidden hos linser. Använd ett litet avlägset objekt(inte SOLEN) för att bstämma brännvidden hos Fresnel-linsen. Fråga3: Bestäm brännvidden hos Fresnellinsen. Svar3: Brännvidden är cirka 7,5 cm. Diskussionsfrågor Vilken av de andra linserna liknar Flesnellinsen mest? Den liknar mest lins A, har nästan samma brännvidd och kan avbilda ett föremål på en skärm. När är Fresnel-linsen ett bättre val än en vanlig lins? Den är att föredra då man behöver en lätt lins med stor yta. Fråga4: Undersök vilka linser som tillsammans med Fresnel-linsen ger ett Kepler-teleskop eller ett Galilei-teleskop. Svar4: Följande kombinationer fungerar: Galilei: Lins C nära ögat Fresnel-linsen mot objektet. Kepler: Lins B nära ögat Fresnel-linsen mot objektet. Fresnel-linsen nära ögat lins A mot objektet. Blir bilden rättvänd är teleskopet Galileis Blir bilden omvänd är teleskopet Keplers. Alla andra kombinationer där Fresnellinsen ingår ger en förminskad bild och då är det inte ett teleskop. Flera aktiviteter 1) Låt eleverna undersöka var positiva Fresnel-linser används. (Overheadprojektorer, trafikljus) 2) Låt eleverna undersöka var negativa Fresnel-linser används. (i bakre vinrutan på vissa bilar) 3) Låt eleverna ta reda på hur olika linseer tillverkas. 3 Fresnel-linsen kan användas tillsammans med andra linser för att skapa ett teleskop. Välj att göra ett teleskop med någon av de andra linserna.
EXPERIMENT 6 DIGITALKAMERAN Nästan alla moderna kameror är digitalkameror. En kameras lins används för att skapa en bild på filmen. I digitalkameran finns det i stället för film en elektronisk krets kallad CCD (chargecoupled detector) CCD:n är uppbyggd av många mycket små ljusdetektorer, var och en kallad en pixel (picture element). Bilden som fångas på CCD:n lagras i ett minne och visas på kamerans display. Utrustning Lins A En 12,5 cm lång ask (se instruktionen på nästa sida hur man bygger den) Klart lysande bild (en overheadprojektor kan användas för att visa en klart lysande bild i ett i övrigt nedsläckt klassrum) En datorskärm Avlägset objekt Lins A Gör en kameralåda. som är 12,5 cm lång. 1 Titta på smörgåspappret i ett mörklagt rum med linsen riktad mot en ljus vy ut genom fönstret (EJ SOLEN) eller mot dörren till ett upplyst rum Fråga1: Beskriv bilden jämfört med objektet. Vad är det för skillnad på denna bild och den du skulle ha sett på displayen på en digitalkamera? Svar1: Bilden är mindre än objektet och uppochner. Digitalkamerans elektronik sänder en rättvänd bild till displayen. 2 Använd en lampa eller ficklampa som objekt. Starta med kameran 2 meter från lampan och flytta kameran närmre och närmre lampan. Fråga2: Vad händer med bilden då du kommer närmre lampan? Svar2: Bilden blir större men när man kommer nära lampan är det ingen skärpa i bilden.
3 I en kamera som använder film finns det en slutare som bara öppnas för att släppa in ljus på filmen då du tar ett kort. För att bilden inte ska bli för mörk eller för ljus är det viktigt att slutaren är öppen precis rätt tid. Svar4: Datorskärmen är uppbyggd av små kvadrater där var och en är en pixel. Diskussionsfrågor Vad är fördelen med en digitalkamera jämfört med en kamera med film? Fråga 3: Det finns ingen slutare i en digitalkamera. Varför tror du att bilden ända blir korrekt exponerad? Svar3: Kamerans elektronik kopplar in ljusdetektorn rätt tid för att få en bra bild. Sedan stängs detektorn av. Med en filmkamera får man inte se bilden förrän man har framkallat den, vilket vanligtvis tar en vecka. Man har ingen chans att ta en ny bild om bilden blev dålig. Med digitalkameran ser man direkt resultatet och kan ändra sådant man inte var nöjd med. Filmen ger fortfarande bättre upplösning än digitalkameran. 4 Digitalkameran lagrar bilder i färg. Varje pixel har tre detektorer med färgfilter framför vilka lagrar styrkan av de tre färgerna RGB. Om storleken på en CCD är 2,5cm x 2 cm och varje pixel är 0,01mm x 0,01 mm, hur många pixel innehåller då en bild tagen med denna kamera? Fråga4: Vad ser du om du tittar på det vita på en datorskärm med ett förstoringsglas? (2500 x 2000 = 5000000 ) 5 M pixel Kameratillverkning 21 cm Klipp till en rektangulär kartong 21x26,5 cm Dra streck parallellt med varje sida 7 cm in från sidan. 26,5 cm 7 cm 7 cm 7 cm 7 cm
Rita en cirkel stor som en 5-krona 2 cm från kanten. Skär eller klipp ut cirkeln. 2 cm Skär ut en kvadrat med sidan 5 cm mitt i denna kvadrat. Klistra fast ett smörgåspapper på insidan av det kvadratiska fönstret. Om du vill Kan du rita ett rutmönster på smörgåspappret där varje ruta skall motsvara en pixel. Klipp upp här! Och här! Vik längs de streckade linjerna så du får en liten låda. Tejpa ihop den eller håll ihop den med gem. Tejpa fast lins A framför det runda hålet och kameran är klar! Lins A
EXPERIMENT 7 GITTER När ett material reflekterar eller sänder ut ljus är färgerna i ljusets spektrum unika för detta material. Vetenskapsmän försöker matcha färgmönstret från ett okänt material mot färgmönster hos kända material. Detta kallas spektroskopi. Detta används för att bestämma vilka ämnen stjärnor består av utan att man behöver åka dit. Det kan också lösa brottsfall där material från brottsplatsen kan kopplas till gärningsmannen. Om man låter en ljusstråle passera ett gitter delas ljuset upp i färgband (spektrum). Ett gitter ser ut som en plastfilm som i verkligheten har tusentals parallella ritsar så små att man inte kan se dom med förstoringsglas. Rött Blått Blått Rött Gitter. Den korta sidan skall hållas vertikalt. Är du inte bekant med hur ett gitter delar upp ljus i färger kan du läsa i en fysikbok för gymnasiet. (Den kunskapen är inte nödvändig för kommande försök). De osynliga ritsarna på gittret är parallella med gittrets kortsidor så var noga med att eleverna håller gittret rätt. Gittrets kortsidor skall vara vertikala. Titta genom gittret som om det vore ett fönster. Färgbanden syns ganska långt till höger och vänster om ljuskällan. Rakt mot lampan syns inga färger. Har ni tillgång till andra ljuskällor(neonrör, lysrör ) måste man placera ljuskällan så röret blir vertikal. Utförande Utrustning Gitter Färgade filter Ficklampa 1 Mörklägg rummet förutom en klart lysande lampa. Håll gittret tätt intill ögat och titta genom det på lampan. Håller du gittret så att ritsarna går vertikalt (Gittrets kortsidor skall vara vertikala) ser du lampan samt färgade band till höger och vänster en bra bit från lampan. Titta på andra ljuskällor som neonrör, gatlyktor, lysrör.
Fråga1: Notera vilka färger du ser och i vilken ordning de uppträder. Svar1: På båda sidor om lampan med start inifrån lampan. blå, grön, gul, orange och röd. Fråga2: Har andra ljuskällor samma färger? Svar2: Lysröret har även violett före det blå. De andra rören kan sakna vissa färger. Diskussionsfråga Eftersom den första ljuskällan utsänder vitt ljus, vilka färger måste alltså vitt ljus bestå av? Vitt ljus består av alla färger ( violett, blått, grönt, gult, orange och rött ) Glödlampljus ser lit gult ut därför att violett ljus saknas. Har man rött (R) grönt (G) och blått (B) ljus i lämplig styrka uppfattar ögat det som vitt. Genom att använda RGB kan alla färger skapas i en färgtv eller dataskärm. Svar3: Rött filter: Släpper igenom rött orange och lite gult. Blockerar violett, blått och lite gult. Grönt filter: Släpper igenom gult grönt och lite blått.. Blockerar rött orange lite blått och violett. Blått filter: Gult filter: Diskussionsfråga Släpper igenom violett, blått och lite grönt. Blockerar rött orange och gult. Släpper igenom rött orange gult och grönt. Blockerar violett och blått. Om du placerar det röda och det blå filtret framför ögat och tittar på det vita ljuset vad förväntas du se då? Då rött filter stängde ut violett, blått och grönt och blått filter stängde ut rött, orange och gult finns inget ljus kvar som kan passera filtren. Man ser ingenting. 2 Ett färgfilter släpper bara igenom ljus av en viss färg. Placera ett färgfilter direkt framför gittret och titta på glödlampan. Fråga3: Vilka färger blockeras och vilka färger släpper filtret igenom?
Flera aktiviteter. 1 Både prismor och gitter kan dela upp ljus i färger till ett spektrum. Låt eleverna ta reda på om det är några skillnader i de spektra som skapas. 2 Låt eleverna ta reda på hur gitter tillverkas. 3 Bjud in någon som jobbar med spektralanalys att berätta om sitt jobb. 4 Man kan studera absorptionsspektrum från en färgad kemisk lösning. Skicka vitt ljusstråle genom lösningen och studera ljusstrålen efter passagen av lösningen med ett gitter.
EXPERIMENT 8 POLAROIDER Ljus är en elektromagnetisk vågrörelse som färdas i rummet. Ljus reflekterat i blank yta En polaroid är ett slags filter som endast släpper igenom ljus som svänger i en riktning. Vrid polaroiden Viste du att polaroider används i vissa solglasögon för att minska reflexer i horisontella ytor. Polaroider används även av tekniker för att studera spänningar som uppstår i modeller vid belastning för att hitta svagheter innan man bygger originalet. Parallella polaroider Korsade polaroider Plast mellan korsade polaroider En ljusstråle består av en massa ljuspartiklar (fotoner) vilka svänger i slumpvisa riktningar. En polaroid släpper endast igenom ljuspartiklar som svänger i en viss riktning. De två gråa plastfilmerna är polaroider. De har skyddande plastfolie på båda sidorna vilken skall avlägsnas. Var försiktig så ytorna inte repas. De två gråa plastfilmerna är polaroider. De har skyddsplast på båda sidorna vilka skall avlägsnas. Var försiktig så ytorna inte repas. Om polarioderna är rektangulära måste ljuset svänga parallellt med de längre sidorna för att passera genom polaroiden. Utrustning Är polaroiderna kvadratiska måste man först bestämma filtrets polarisationsriktning, Två polaroider Celofan (Skyddsplast som finns kring vissa varor i affären) Leta rätt på en blänkande horisontell yta som ett bonat golv eller en blank bordsyta. Titta på den blänkande ytan genom polaroiden och vrid polaroiden tills reflexerna blir minimala. Markera med en spritpenna ett lodrätt streck i kanten av filtret vilket markerar att ljus som svänger i denna riktning passerar polaroiden.
Utförande Diskussionsfråga. 1 Sök upp ett par blänkande ytor och titta på dem genom polaroiden. Vrid polaroiden ett helt varv och notera vad som händer. Fråga1: Beskriv hur den blänkande ytan förändras då du vrider polaroiden ett varv. Vilken riktning skall polaroiden ha för att stoppa reflexerna en horisontell yta? Ljus reflekterat från en horisontell yta svänger huvudsakligen horisontellt. Ljuset blir alltså horisontellt polariserat. För att slippa bländas av reflexerna skall alltså polaroidens axel vara vertikal. Svar1: Det reflekterade ljuset från ytan varierar och blir svagare två gånger då man vrider polaroiden ett varv. Det beror på arr reflektion i en yta polariserar ljuset. Diskussionsfråga 3 Justera de två polaroiderna så att inget ljus kommer igenom: Utan att ändra deras läge, placera en bit celofan mellan polaroiderna. Låt någon dra i celofanpalsten medan du tittar. Hur kan man med hjälp av en polaroid bestämma om ett visst ljus är polariserat? Ljus som inte är polariserat svänger i alla riktningar. Tittar man på det med en polaroid så blir det inga variationer i ljusstyrkan då man vrider polaroiden ett varv. Om ljuset däremot är polariserat så kommer inget ljus alls igenom polaroiden om den hålles vinkelrätt mot ljusets polariseringsriktning. Fråga3: Vad observerade du? Svar3: Då plasten sträcktes syntes ljusa fält (kanske även färgskiftningar). Flera aktiviteter 2 Placera den andra polaroiden framför den första och titta igenom båda. Fråga2: Vad händer om du vrider den ena polaroiden ett helt varv? Svar2: Då de båda polaroiderna är lika placerade kan man se genom dem. När en av den vrids kommer mindre ljus igenom och då vridningen är 90 grader kommer inget ljus igenom. 1) Låt eleverna studera naturen en solig dag för att se om något ljus är polariserat. TITTA INTE IN I SOLEN! 2) Är ljuset från en datorskärm, mobil, TV polariserat? 3) Klistra genomskinlig tape kors och tvärs i några lager på en glasskiva. Håll glasskivan mellan korsade polaroider och titta mot en ljuskälla. Vrid glasskivan.
EXPERIMENT 9 SPEGLAR En spegel är ett objekt med reflekterande yta tillräckligt slät för att forma en bild. Den vanligaste typen är den plana spegeln. Krökta speglar används för att förstora eller förminska bilder eller att fokusera ljus. Speglar används bland annat i teleskop, lasrar, kameror. 1 2 meter Utrustning Böjbar plastspegel Spegelytan kräver bara en lätt böjning för att visa på effekter. Konvex-konkav spegel Penna Gem Cylindrisk anamorfos Utförande 1 Håll den böjliga spegeln så plant som möjligt en bit framför ditt ansikte. Du kan böja spegeln så att sidokanterna kommer från dej. Spegeln kallas då konvex. Böjer du den så att sidokanterna kommer mot dig får du en konkav spegel. Det krävs endast en mycket lätt böjning för att uppnå effekten. Fråga1: Kan du skapa en bild på ditt ansikte som är rättvänt men mycket smalare? Förklara hur du gjorde. Svar1: Man kan se ett smalare men rättvänt ansikte på två sätt. Antingen böjer man spegeln så att höger- och vänstersidan kommer mot dig (konkav spegel) eller så att höger- och vänstersidan kommer från dig(konvex spegel). Fråga2: Kan du få ansiktsbilden uppochner? Svar2: Bilden blir uppochner om du böjer spegeln så att överoch underkanten kommer mot dig (konkav spegel).
Fråga3: Kan du få fram en bild med fyra ögon? Svar3: Bilden med fyra ögon är lite knepig. Böj spegeln så den blir konkav med över- och underkanten mot dig så kan du få fram två ögonpar efter lite trixande. Det går även att få en bild med fyra ögon om du böjer den konkav med höger- och vänsterkanten mot dig. Fråga4: Kan du få din ansiktsbild rättvänd men kortare än normalt? Ja! Bilden i den konkava spegeln hade vänster och höger bytt plats medan i den konvexa blev det inte så. Kan bilden i en spegel projiceras på en skärm? Det beror på. Har man en plan spegel eller en konvex så går det inte- bilden är virtuell. Har man en konkav spegel och objektet ligger utanför spegelns brännvidd blir bilden reell och kan därför fångas upp på en skärm. Svar4: En kortare, rättvänd bild får man då man böjer spegeln så över- och underkanten kommer från dig (konvex spegel) 2 Studera bilden av en pennspets i den konkava spegeln. Börja med pennspetsen tätt intill spegeln och flytta den sakta bort från spegeln. Diskussionsfrågor Fråga 5: Vad hände med bilden? Hurudan bild får man i en konvex spegel? Bilden blir alltid rättvänd. Den blir även mindre i höjd eller bredd eller bådedera. Vad får man för bild i en konkav spegel? Svar5: När pennspetsen var mycket nära den konkava spegeln var bilden rättvänd och förstorad. Då penna kom långt från spegeln blev bilden uppochner och mycket mindre. Använd den konvexa spegeln och gör på samma sätt som förut. När objektet är mycket nära spegeln blir bilden rättvänd och förstorad. När objektet är längre från spegeln blir bilden omvänd. Den kan då bli både större eller mindre än objektet. I det första försöket fick du fram en smalare rättvänd bild med både konkav och konvex spegel. Var det någon skillnad på de båda bilderna? Fråga6: Vad hände med bilden? Svar6: Nu blir det bara en typ av bild. Oavsett på vilket avstånd pennan har till den konvexa spegeln blir bilden rättvänd och förminskad. Rulla spegeln till en cylinder med 3 cm diameter. Använd ett gem för att fästa spegeln så den inte rulla upp. Placera spegeln på den medföljande cylindriskt anamorfosa bilden och studera bilden i cylindern.