Hoe licht reist

De basisprincipes

Laat er licht zijn!

Les 2: De snelheid van het licht

In deze les leert u wat licht is, waar het vandaan komt en waarom het een spectrum vormt wanneer het door een prisma wordt belicht.

Wat beweegt licht?

We weten allemaal dat licht beweegt, maar het heeft niet echt kleine voetjes. Dus wat beweegt het? Als je bedenkt hoe snel zonlicht reist om de aarde te bereiken, vraag je je af hoe het überhaupt beweegt. Dat het met 186.000 mijl per seconde door het heelal reist, is een van de echte mysteries van de wetenschap, omdat het voor ons gewoon daar is, de hele tijd. Elke dag. Licht voelt niet alsof het hierheen reist. Het voelt alsof het er altijd al was. En zonneschijn voelt goed! Het maakt ons blij. We missen het als het weg is en we zijn blij als het terugkomt. Dat is niet alleen een subjectieve beoordeling. Daar is een wetenschappelijke reden voor. Licht beïnvloedt onze stemming.

Om te begrijpen hoe het deze hemelse magische prestaties levert, stel je een microscoop voor waarmee we licht van dichtbij kunnen bekijken. Het zou makkelijk zijn om te denken dat licht, omdat het alleen in een rechte lijn kan bewegen, zelf recht is, zoals een droge spaghettistok. Maar we zouden het mis hebben. Ook al beweegt licht in een rechte lijn, qua uiterlijk lijkt het meer op een Ramen-noedel dan op een droge spaghettistok. Het is golvend. Lichtgolven trillen. En die trilling zorgt ervoor dat een lichtbundel wegstraalt van de bron. Denk aan een stemvork. De vork is de bron van de trilling. Je kunt het niet zien trillen omdat het sneller heen en weer beweegt dan je oog kan zien. Maar je kunt het zeker horen en je kunt het voelen trillen. Elke knik in die Ramen-noedel is de trilling...het heen en weer gaan van de stemvork. Maar wat veroorzaakt de knikken? De knikken worden gecreëerd door een elektromagnetisch (EM) veld.

Elektromagnetische (EM) velden

Elektromagnetische velden worden gegenereerd door het draaien van grote planetaire lichamen zoals de aarde of de zon. De gesmolten kern van de aarde draait als de aarde draait, en de wrijving die ontstaat terwijl de aarde draait, genereert het magnetische veld van de aarde. Als je ooit het noorderlicht hebt gezien, heb je het magnetische veld van de aarde aan het werk gezien. Dat magnetische veld zorgt ervoor dat het poollicht in golven over de hemel rimpelt. Elektrisch geladen deeltjes worden door de zon uitgestoten wanneer deze die vreselijke, enge zonnescheten maakt...technisch gezien "zonnemassa-ejecties" of "zonnevlammen" genoemd. De echt grote deeltjes interacteren met de magnetosfeer rond de aarde, waardoor die spectaculaire lichtshow ontstaat. Maar elektriciteit en magnetisme werken ook samen om te creëren wat wij waarnemen als "kleur".

Ik weet…wie geeft erom? Nou, als je probeert om kleur te begrijpen, dan doe je dat, want die heen-en-weer-oscillatie terwijl deze twee velden aan elkaar trekken, neemt de fysieke vorm aan van een "golf". Golven Zijn de trilling. Dat is wat er vanuit de bron naar buiten straalt, of het nu een stemvork of een zon is. De golven zijn wat licht laat bewegen. De snelheid van die heen en weer oscillatie is wat ervoor zorgt dat licht zo snel beweegt. En hier is het coole gedeelte... de constante oscillatie van die golf en de snelheid waarmee het trilt is wat ervoor zorgt dat het zonlicht dat goudkleurig of wit lijkt voor ons blote oog, zich vermengt met de kleuren die het spectrum vormen.

Maar hoe doet het EM-veld dat? EM-velden zijn eigenlijk twee afzonderlijke entiteiten... elektrische velden en magnetische velden. Elektrische velden creëren magnetische velden, en magnetische velden creëren elektrische velden. Hun relatie tot elkaar is identiek aan de relatie die wij hebben met bomen. De boom ademt de zuurstof uit die wij inademen. Op onze beurt ademen wij de koolstofdioxide uit die de boom inademt. We hebben allebei nodig wat de ander heeft om te kunnen bestaan.

Oscillatie

Dat heen en weer tussen bomen en mensen is net als het symbiotische heen en weer tussen elektrische en magnetische velden. Ze bestaan in een eindeloze cyclus van heen en weer beweging, genaamd "oscillatie". Dat constante heen en weer stuwt de golven voort in voorwaartse beweging. De snelheid van dat heen en weer zorgt ervoor dat de golven echt supersnel bewegen. Net als de stemvork is de oscillatie te snel voor ons blote oog om waar te nemen. Maar net als de waterdruppels in de lucht die regenbogen in de natuur creëren, doet het glas van een prisma hetzelfde. Terwijl het licht door het glas gaat, kunnen we lichtgolven breken in de anatomische delen die we "kleur“. Waarom hebben deze banden verschillende kleuren? Het korte antwoord is dat niet alle golven gelijk zijn. Het langere antwoord is het onderwerp van onze volgende les: “Wave Dynamics”.

Zoekopdracht

Bibliotheek

Fora

Fotoshoppen

Illustratief

InDesign

Schilder

Advertentie

Licht lijkt misschien een stilstaand, statisch element van de natuur, maar niets is minder waar. Licht beweegt voortdurend, en heel snel. Waar het niet doorheen kan, kaatst het af en blijft het bewegen.