Ljusvågor
Del 1:
Vad är ljusvågor?
Reflektion, Transmission och Brytning
Begrepp:
- Ljusvågor,
- Ljusets hastighet i vakuum \(c\),
- Våglängd och Frekvens (synligt och osynligt ljus),
- Brytningsindex \(n\),
- Snell's brytningslag
Vad är ljusvågor?
Ljus består av kombination av transversella elektriska och magnetiska vågor.
Enklare representationer
Eftersom det är svårt att rita EM-vågor har vi infört en del olika sätt att rita ut ljusvågor.
Ljusvågors egenskaper
Eftersom ljus är vågor så gäller i princip alla de egenskaper och principer vi tidigare stött på hos vågor.
Ljusvågor har:
- Våghastighet, \(v\)
- Våglängd, \(\lambda\)
- Frekvens, \(f\)
- "Vågekvationen" \(v=f\cdot\lambda\)
Ljusets hastighet i vakuum
betecknas med bokstaven \(c\)
\(c\) = 299 792 458 m/s
\(\approx\) \(3\cdot 10^8\) m/s
Det synliga ljuset
Uppg. 2.1 i häftet
Tips: \(c = f\cdot\lambda\)
Reflektionslagen
Uppg. 2.2 i häftet
Ljusets hastighet i olika medium
| Medium | Hastighet | |
|---|---|---|
| luft | ca 3.0*10^8 m/s | |
| vatten | ca 2.3*10^8 m/s | |
| glas | ca 2.0*10^8 |
Ljusets hastighet i olika medium
| Medium | Hastighet | Brytningsindex |
|---|---|---|
| luft | ca 3.0*10^8 m/s | 1.004 |
| vatten | ca 2.3*10^8 m/s | 1.33 |
| glas | ca 2.0*10^8 | 1.5 |
Brytningsindex:
\(\displaystyle n=\frac{c}{v}= \frac{\text{hastighet i vakuum}}{\text{hastighet i medium}}\)
Uppg. 2.3 i häftet
Brytningslagen
För alla vågor gäller brytningslagen:
\(\displaystyle \frac{\sin\alpha_1}{\sin\alpha_2}=\frac{\lambda_1}{\lambda_2}=\frac{v_1}{v_2}\)
Brytningslagen
För alla vågor gäller brytningslagen:
\(\displaystyle \frac{\sin\alpha_1}{\sin\alpha_2}=\frac{\lambda_1}{\lambda_2}=\frac{v_1}{v_2}\)
För ljus har vi dessutom:
\(\displaystyle v_1=\frac{c}{n_1}\) och \(\displaystyle v_2=\frac{c}{n_2}\)
Brytningslagen
Brytningslagen
Brytningslagen
Brytningslagen
Totalreflektion
Sker från optiskt tätare (högre n) till optiskt tunnare (lägre n) då brytningsvinkeln är större än 90°
Totalreflektion
Sker från optiskt tätare (högre n) till optiskt tunnare (lägre n) då brytningsvinkeln är större än 90°
Villkor för totalreflektion:
\(\sin\alpha_2=\sin^{-1}\left(\frac{n_2}{n_1}\right), \text{ då } n_1>n_2\)
Totalreflektion
Teknisk tillämpning:
Optiska fibrer
Uppg. 2.4 i häftet
Fler uppgifter i boken
2.08, 2.09, 2.11-2.15