Hvordan lys rejser
Det grundlæggende
Lad der være lys!
Lektion 2: Lysets hastighed
- Hvad bevæger lys
- Elektromagnetiske (EM) felter
- Lysets anatomi
I denne lektion vil du lære, hvad lys er, hvor det kommer fra, og hvorfor det bliver et spektrum, når det udsættes for et prisme.
Hvad bevæger lys?
Vi ved alle, at lys bevæger sig, men det er ikke sådan, at det har små, bittesmå fødder. Så hvad flytter den? Når du tænker på, hvor hurtigt sollys rejser for at nå Jorden, får det dig til at spekulere på, hvordan det overhovedet bevæger sig. At den krydser universet med 186.000 miles i sekundet er et af videnskabens virkelige mysterier, for for os er den der, hele tiden. Hver dag. Lys føles ikke som om det rejser for at komme hertil. Det føles som om det altid har været her. Og solskin føles godt! Det gør os glade. Vi savner det, når det er væk, og vi er glade, når det vender tilbage. Det er ikke kun en subjektiv vurdering. Det er der en videnskabelig grund til. Lys påvirker vores humør.
For at forstå, hvordan den udfører disse himmelske magiske bedrifter, forestil dig et mikroskop, der ville lade os se lyset tæt på. Det ville være let at tro, at bare fordi lyset kun kan bevæge sig i en lige linje, er det lys i sig selv lige, som en stang tør spaghetti. Men vi ville tage fejl. Selvom lyset bevæger sig i en lige linje, ligner det faktisk mere en Ramen-nuddel end en stang tør spaghetti. Det er bølget. Lysbølger vibrerer. Og den vibration får en lysstråle til at stråle væk fra sin kilde. Tænk på en stemmegaffel. Gaffelen er kilden til vibrationen. Du kan ikke se den vibrere, fordi den bevæger sig frem og tilbage hurtigere, end dit øje kan se. Men du kan helt sikkert høre det, og du kan mærke det vibrere. Hver knæk i den Ramen nudel er vibrationen ... frem og tilbage af stemmegaflen. Men hvad forårsager knækerne? Knæk er skabt af et elektromagnetisk (EM) felt.
Elektromagnetiske (EM) felter
Elektromagnetiske felter dannes ved at dreje store planetlegemer som Jorden eller Solen. Jordens smeltede kerne spinder, mens Jorden drejer, og den friktion, den skaber, mens den drejer, genererer Jordens magnetfelt. Hvis du nogensinde har set Aurora Borealis, har du set Jordens magnetfelt i arbejde. Det magnetiske felt er det, der får nordlyset til at bølge i bølger hen over himlen. Elektrisk ladede partikler bliver slynget ud af solen, når den får de forfærdelige, skræmmende solsprutter ... teknisk kaldet "solmasseudstødninger" eller "soludbrud". De virkelig store interagerer med magnetosfæren, der omgiver Jorden, og skaber det spektakulære lysshow. Men elektricitet og magnetisme arbejder også sammen om at skabe det, vi opfatter som "farve".
jeg ved…hvem bekymrer sig? Nå, hvis du prøver at forstå farve, så gør DU det, fordi den svingning frem og tilbage, når disse to felter trækker på hinanden, tager den fysiske form af en "bølge". Bølger er vibrationen. Det er det, der stråler ud fra kilden, uanset om det er en stemmegaffel eller en sol. Det er bølgerne, der får lyset til at bevæge sig. Hastigheden af den oscillation frem og tilbage er det, der får lyset til at bevæge sig så hurtigt. Og her er den seje del...den konstante svingning af den bølge og den hastighed, hvormed den vibrerer, er det, der får sollyset, der virker gyldent eller hvidt for vores blotte øje, til at binde sig ind i de farver, der udgør spektret.
Men hvordan gør EM-feltet det? EM-felter er faktisk to separate enheder ... elektriske felter og magnetiske felter. Elektriske felter skaber magnetiske felter, og magnetiske felter skaber elektriske felter. Deres forhold til hinanden er identisk med det forhold, vi har til træer. Træet udånder den ilt, vi indånder. Til gengæld udånder vi den kuldioxid, træet indånder. Vi har hver især brug for, hvad den anden har for at eksistere.
Oscillation
Det frem og tilbage mellem træer og mennesker er ligesom den symbiotiske frem og tilbage, der foregår mellem elektriske og magnetiske felter. De eksisterer i en uendelig cyklus af bevægelse frem og tilbage kaldet "oscillation". Den konstante frem og tilbage driver bølgerne i fremadgående bevægelse. Hastigheden på det frem og tilbage får bølgerne til at bevæge sig virkelig superhurtigt. Ligesom stemmegaflen er svingningen for hurtig til, at vores blotte øje kan opfatte det. Men ligesom vanddråberne i luften, der skaber regnbuer i naturen, gør glasset i et prisme det samme. Når lyset passerer gennem glasset, lader det os bryde lysbølger ind i de anatomiske dele, vi kalder "farve“. Hvorfor har disse bånd forskellige farver? Det korte svar er, at ikke alle bølger er lige. Det længere svar er emnet for vores næste lektion: "Wave Dynamics".