elevarbete i ljud och ljus

1. *

2. *
Hur bildas ljud?
När ljud kommer till bildas en tryckvåg som sprider sig i
luften. Tryckvågen åker in i örat och sätter trumhinnan i
svängning. Det svagaste ljudet som vi kan höra svänger
trumhinnan bara en tio miljondels millimeter fram och
tillbaka. Tryckvågen omvandlas långt inne i örat till en
elektrisk signal. När signalen når hjärnan hör vi ljudet.
Hur breder ljud ut sig?
Ljud rör sig olika snabbt i olika material. I luft går
tryckvågen fram med farten 340 m/s. I vatten ligger
molekylerna tätare än i luft och har därför lättare att
knuffa till varandra. Detta gör att ljudet rör sig mycket
snabbare i vatten. I metaller går ljudet ännu snabbare. I
järn och aluminium är ljudets fart 5000 m/s. Många
fysikaliska fenomen påverkar hur ljus breder ut sig utomhus
såsom; avstånd, ljudreflekterande material, absorption i
luften och atmosfärens vind och temperatur.

3. Hur kan man registrera ljud?
Ljud kan förstärkas av att det vibrerar. Detta kallas resonans. T ex
om du åker en motorbåt så känner du att det vibrerar av att båten
åker på vattnet och att motorn brummar så att vibrationerna gör
så att ljud förstärks. Vibrationerna gör ljud kan man säga. Om du
sätter ditt finger på ditt struphuvud och ger ifrån dig ett ljud kan
du känna att ditt struphuvud vibrerar.
Vad har ljud för egenskaper?
Ljud nivå eller upplevd ljudstyrka är viktig t för att veta hur
störande ett ljud upplevs. Mycket starka ljud upplevs nästan alltid
som störande. Vid ljudnivåer över 100dB finns risk att få
hörselskador även vid kort exponering. Ett ljuds
frekvenssammansättning spelar också stor roll för hur störande
ljudet upplevs. I fläktljud t ex ligger en stor del av ljudenergin
inom samma frekvensområde. Ljud med mycket
lågfrekvensinnehåll t. ex trafikbuller och fläktar upplevs ofta som
mer störande än ljud med mindre lågfrekvensinnehåll. Skärande
ljud är mer störande än vanliga. Impulsljud , t ex skottljud är mer
störande och ljud som upprepande går av och på är mer störande
än kontinuerliga.

4. Hur påverkas hälsan av ljud?
Ljud som uppskattas av en person kan vara buller för en annan. Buller
brukar beskrivas som oönskat ljud eller oljud. I vårt moderna samhälle
finns bullret överallt. Bullerljud är dåligt för hälsan. Bullret kommer
från t ex trafiken, människor, datorer och maskiner. Vi utsätts för buller
överallt i samhället, t ex i hemmet, på jobbet och i skolan. Trots att
buller är den miljöstörning som drabbar flest personer i Sverige vet man
fortfarande relativt lite om hur det egentligen påverkar oss. Men att det
påverkar oss står helt klart. Bullret gör oss inte bara stressade och
irriterade och kan leda till hörselskador, det finns också forskare som
menar att det ökar risken för hjärt-kärlsjukdom .
Hur kan man minska hälsoriskerna med ljud?
Man kan minska hälsoriskerna med ljud genom att aktivt arbeta för att
minska bullret på t ex jobbet, skolan och trafiken. Man bygger
bullerskydd utmed mycket trafikerade vägar som ligger i bebodda
områden. Man kan ha ljudisolerande och ljudabsorberande material i
lokaler där det är mycket ljud, som t e x textilier och skärmar. Man kan
också minimera att bullret når örat genom att använda
skyddsutrustning såsom hörselskydd/kåpor.

5. *
Hur breder ljus ut sig?
Ljuset består av elektromagnetiska vågor. Ljuset har en
elektrisk del och en magnetisk del. Ljuset färdas med en
hastighet av 300 000 km/s. Ljusstrålarna från ett föremål
går rakt fram tills de träffar ett annat föremål, då kan de
antingen reflekteras eller passera rakt igenom föremålet.
När föremål är genomskinliga passerar det mesta ljuset rakt
igenom, tex glas och vatten. Man kan inte se ljusstrålar men
man brukar rita ljus som strålar, just för att visa hur ljuset
breder ut sig. Ju längre från ljuskällan man kommer desto
svagare blir ljuset eftersom strålarnas spridning blir större
och större. Ljuset försvinner alltså inte. Ljusstyrkan beror
också på vilken typ av ljuskälla man har.

6. Hur reflekteras och bryts ljus?
Reflexion av ljus kan vara en spegling (regelbunden
reflexion) eller en diffus (oregelbunden) reflexion (som inte
ger någon bild men som kastar tillbaks ljuset), beroende på
ytans egenskaper. Beroende på om det reflekterande mediet
är dielektriskt eller ledande kan det reflekterade ljuset vara
i fas med den infallande vågfronten eller inverterat.
En spegel är det vanligaste exemplet på spegling och består
av en glasyta med en metallbeläggning på baksidan. Det är i
ytan mellan glaset och metallen reflexionen sker. För att få
en god spegling måste ojämnheter i ytan vara betydligt
mindre än våglängden på ljuset. Det är också möjligt att få
reflexioner i ytor från genomskinliga media som vatten och
glas.

7. .
Hur uppfattar ögat färg?
När vi tittar på ett föremål kommer ljus in i ögat. Ljuset uppfattas
av sinnesceller i ögat som skickar signaler in till hjärnan. På så sätt
kan vi se allting genom att ett ljus återkastas från föremål omkring
oss. Det är därför vi inte kan se i mörker. När ljuset träffar ögat går
det in genom pupillen. Ljuset fortsätter igenom linsen och
glaskroppen till näthinnan. På näthinnan finns synsinnesceller som
reagerar på ljuset genom att skicka nervimpulser till hjärnan. I
hjärnan tolkas impulserna och vi kan se färgerna och formerna
omkring oss. Det finns två typer av synceller i ögat; tappar och
stavar. Det är tapparna som gör att vi kan se färg. Det finns mest
tappar i den del av näthinnan som kallas gula fläcken. Tapparna kan
”se” olika färger beroende på att de har olika pigment som ändras
när de träffar ljus. Stavarna används för att kunna se i mörker och
de är inte så bra på att ”se” färg. Det är därför vi ser färger sämre i
mörker.

8. 2009 års Nobelpris i Fysik – revolutionerande upptäckter om ljus
2009 års Nobelpris i fysik gick till hälften till kinesen Charles Kao som fick
priset för sin forskning kring fiberoptik. Den andra hälften delades av
amerikanerna William Boyle och George Smith för deras uppfinning av CCD-
detektorn – som idag finns i t ex alla digitalkameror.
Kao gjorde 1966 en upptäckt som ledde till ett stort genombrott inom
fiberoptiken. Han räknade ut hur optiska fibrer av glas kan leda ljus mycket
långa sträckor, en upptäckt som fått stor betydelse inom
telekommunikation. Om fibern hade renare glas kunde ljussignalerna färdas
hundra kilometer utan att helt försvinna, jämfört med bara de tiotal meter
som dåtidens fibrer kunde transportera. Idag är det sådana här optiska fibrer
som ser till att bredband och internetuppkopplingar fungerar.
Boyle och Smith uppfann 1969 bildsensorn CCD – charge coupled device.
Sensorn gör att ljuset lämnar avtryck direkt på elektroniken istället för på
en film som var fallet tidigare. Ljus kan beskrivas som en ström av partiklar.
CCD-sensorn gör om partiklarna till elektriska laddningar som sedan leds ut i
ett system som behandlar signalerna. Denna teknik används idag till exempel
i digitalkameror och inom astronomi.

9. Här är en video som beskriver vad LJUD är:
http://www.youtube.com/watch?v=27a26e2Cnu
M
Här är en video som beskriver vad LJUS är:
http://www.youtube.com/watch?v=50B8ErvdElI

10. Ljudsimulering:
Förslag till laboration är att ta reda på vad som händer när
frekvensen ökar och minskar och ljudstyrkan ändras.
http://phet.colorado.edu/en/simulation/wave-
interference
Ljussimulering:
Förslag till laboration är att ta reda på hur hjärnan
uppfattar olika färger beroende på hur mycket ljus som når
ögat och vilka färger som når ögat samtidigt.
http://phet.colorado.edu/en/simulation/color-vision

11. *
Ljud:
http://www.ljudlandskap.acoustics.nu/ljudbok.php?del=nyfikna&kapitel=kap
itel_4&rubrik=rubrik3_1
http://ki.se/ki/jtp://
http://www.ljudlandskap.acoustics.nu/ljudbok.php?del=nyfikna&kapitel=kap
itel_6
sp/polopoly.jsp?d=36310&a=139827&l=sv
http://www.gleerupslms.se/gbook/v3/?redirect=1&id=54
Ljus:
http://manomgila.skolbloggen.se/no/fysik/ljus/
http://sv.wikipedia.org/wiki/Reflexion_(fysik)
http://www.vasa.abo.fi/pf/li/mat/kemres/farger/manniskan/manfarg.html
Http:http://ki.se/ki/jsp/polopoly.jsp?d=36310&a=139827&l=sv
http://www.dn.se/nyheter/vetenskap/fysikpris-for-att-ha-gynnat-it-
samhallet/
Jag har valt dessa källor för att de ger bra svar på de frågor jag arbetade
med i boken om ljud och ljus.