Ljud och ljus

Ton

Brus

180170160150140130120110100908070605040302010

Startande jetplan

Smärtgränsen

Normalt samtal

Tyst sovrum

Hur ljud bildas

och spridsLjud bildas genom att man orsakar vibrationer i luften, t.ex. som i en flöjt, i flöjten bildas tonerna genom en stående svängande luftpelare. Det kan också skapas genom att man sätter ett föremål i svängning, som t.ex. att spela på en gitarrsträng. Svängningen får i sin tur luften att vibrera. När strängen rör sig uppåt pressas luften samman, luftmolekylerna pressas närmre varandra och blir tätare, man kan säga att luften förtätas. På undersidan blir det tvärtom, luftmolekylerna glider längre ifrån varandra, vi säger att luften förtunnas.Den vibrerande gitarrsträngen skapar vågor av tätare och tunnare luft som sprider sig åt alla håll i luften, det uppstår alltså en ljudvåg. Ljudvågen träffar sedan våra öron. Hörandet börjar när ljudvågorna når ytterörat och färdas sedan genom hörselgångarna till trumhinnan, trumhinnan påverkas av ljudvågorna och börjar svänga fram och tillbaka som gitarrsträngen. Genom hörselnerven får hjärnan en signal och vi hör sedan ljudet.Avståndet mellan två förtätningar eller två förtunningar kallas våglängd.En kort sträng vibrerar snabbt och ger då kort våglängd. En lång sträng vibrerar långsammare och det ger en längre våglängd.

Ljudet sprids genom ljudvågor, det kan spridas genom t.ex. luft eller vatten.I vakuum finns det inga molekyler som kan knuffa till varandra. Därför kan det inte bildas något ljud. I månen finns det vakuum, därför är det helt tyst på månen.https://www.youtube.com/watch?v=rmEbn-AFSx4

Hur man kan

registrera ljudMan kan registrera ljud genom en decibelmätare, eller ett oscilloskop (ljudvågor).

Decibelmätaren registrerar hur högt ljudet är. Om du pratar med en vanlig ton så borde mätaren visa 60 decibel, eftersom att det är decibelnivån på en vanlig konversation.

120 dB är smärtgränsen, är det högre än så förstörs din hörsel.

I ett oscilloskop kan du se ljudvågor. Om du tar en vanlig fin låg ton så blir vågorna jämna, fina och ganska små.

Men om du istället tar en likadan ton fast högre, så blir det större vågor.

Om det är buller som utspelar sig så blir ljudvågorna mer spetsiga.

Man kan mäta ljudets frekvens i Hertz (Hz). Alltså ljudets antal svängningar

per sekund.

Ljudets

egenskaper• Ljud bildas genom att man skapar vibrationer.

• Ljud sprids genom ljudvågor, alltså molekyler som stöter till varandra.

• Det kan inte spridas i vakuum eftersom att det inte finns några molekyler där.

• I vatten färdas ljud snabbare, eftersom att det finns fler molekyler, ljudet färdas snabbare desto fler molekyler det finns.

• Ljudets hastighet är 343 m/s i luften, och i vattnet har det en hastighet på 1500 m/s. I järn färdas ljudet snabbast, det färdas hela 5150 m/s.

• Ljudets styrka mäts i decibel (dB).

• Frekvensen mäts i Hertz (Hz).

Hur hälsan

påverkas av ljudHälsan kan påverkas av olika ljud. T.ex. buller, som vi förmodligen tycker är ett lite obekvämt ljud och helst vill slippa. Men hur man reagerar på buller beror ofta på vilken tid på dygnet det är, ljudets styrka och dess frekvens.

Om det t.ex. åker förbi en lastbil utanför ditt hus på dagtid, så tänker vi kanske inte så mycket på det. Men om den istället åker förbi på natten så kanske vi vaknar av det.

Det kan påverka våran sömn, vilket är väldigt viktigt för människan.

En tillfällig påverkan för hälsan kan vara ett plötsligt ljud, det kan ge upphov till höjd hjärtfrekvens och tillfälligt förhöjt blodtryck.

Höga ljudnivåer kan vara skadligt för hörseln, studier visar att långvarig exponering för flyg och vägtrafikbuller kan öka risken för hjärt-och kärlsjukdomar.

Du kan minska dessa hälsoriskerna genom att för det första inte gå på konserter som utsätter hörseln för högt ljud, eftersom att hörseln skadas och din hörförmåga kan bli sämre, vilket förmodligen ingen vill.

Om du vaknar ofta på natten av buller så kan du kanske sova med hörlurar som stänger ljudet ute, om det fungerar för dig.

Men för att minska buller så mycket som möjligt i trafiken utrustas bilar och motorcyklar med ljuddämpare. Och flygplatser och motorvägar anläggs ofta utanför städer.

ResonansResonans uppstår när ljud förstärks av att något vibrerar med samma ton eller frekvens.

Till exempel ger gitarrsträngen resonans i gitarrens ljudlådan.

Resonans är en medsvängning, om du har en stämgaffel och sätter den i svängning så ger inte stämgaffeln själv ifrån sig ett så starkt ljud. Men om du istället håller den mot ett bord så börjar bordet svänga/vibrera i samma frekvens som stämgaffeln, och vi hör ett ljud.

Ljud vi inte hörLjud som vi människor inte hör är ultraljud och infraljud, infraljudet har en för låg frekvens för att höra, och ultraljudet har en för hög frekvens för att höra.

Infraljud: infraljudet har en frekvens på 20 Hz. Kraftverk och stora maskiner bildar infraljud. Det uppstår även av vind och vatten i naturen.

Många djur kan höra båda infraljud och ultraljud.

Ultraljud: ultraljudet har en frekvens över 20 000 Hz. Fåglar och fladdermöss är kända för att höra ultraljud med mycket höga frekvenser. Även hundar hör ultraljud, men inte med lika höga frekvenser.

Men jag kommer in mer på vad just ultraljud är på nästa sida.

UltraljudUltraljud är ljud med en frekvens som är högre än vad vi människor kan höra.Ultraljudet definieras ofta som ljud med en våglängd mindre än 17 millimeter i luft, det vill säga med en frekvens högre än 20 000Hz.Ultraljudet påverkar inte oss människor, men vi har använt det i flera syften. Som t.ex. på en ekolod på båtar för att mäta djupet.Inom medicin och industri används ultraljud för diagnostik. Ett exempel på det är ultraljudsundersökningar som görs på gravida, vilket förmodligen är det vi tänker på först om vi hör ordet ultraljud. Vid en ultraljudssökning skickas ljud, som ligger på en frekvens som människor som sagt inte kan höra, in i kroppen. Ljudet studsar mot olika vävnader i kroppen och omvandlas till bilder. Det du ser på bildskärmen är fostret i genomskärning. Ultraljudet används för att se att graviditeten har utvecklats som den ska, hur långt graviditeten har kommit samt beräkningsdatum, hur många foster som finns i livmodern, vilket kön fostret har, och om fostret har någon förändring.Innan vi hade ultraljud kunde vi inte se hur fostret utbildades och vilket kön barnet har, man kunde inte heller se om barnet var skadat eller om det dör i magen.Detta kan ha både för och nackdelar, det är ju alltid bra att veta hur barnet utvecklas, och att allt går som det ska. Men det kan ju även vara så att om mamman ser att barnet är skadat kan hon istället välja att göra en abort. När hon väl får reda på att barnet har en skada så är hon förmodligen några veckor inne i graviditeten, vilket betyder att barnet har börjat utvecklats. Jag tycker att det är otroligt fel att göra en abort bara för att ditt barn har en skada eller störning, därför kan det nästan vara bättre att inte veta, så att barnet får en chans i livet även fast det är skadat.

Hur breder ljus ut

sig?För att vi ska kunna se ljus måste ljusstrålar nå ögonen. Ljusstrålarna går i en rak linje och om strålarna möter ett föremål studsar ljuset tillbaka in i våra ögon och vi ser föremålet. Ju färre ljusstrålar, ju sämre ser vi föremålet.

Ljuset kommer från ljuskällor, som är ett föremål som sänder ut ljus när det blir tillräckligt varmt, t.ex. solen, en lampa eller ett ljus (eld).

Ljus har en våglängd mellan cirka 390 och 770 nanometer.

https://www.youtube.com/watch?v=RuaU1SvTpHU

Hur ljus

reflekterasI ett plant material som t.ex. en spegel så studsar ljuset in och sedan ut igen i samma riktning. Reflektionsvinkeln är lika stor som infallsvinkeln, det kallas reflektionslagen.

Om ljusstrålarna istället träffar en ojämn vinkel är de reflekterade strålarna inte parallella. Strålarna sprids istället vid reflektionen.

Det finns även totalreflektion, vilket betyder att när strålen går över 90 grader bryts ljuset.

Jämn yta Ojämn yta

Här ovan ser ni vad som händer med ljusstrålarna när det träffar en jämn yta respektive en ojämn yta.

Hur ljus bryts När ljusstrålen går från luft till vatten så ändrar den riktning (bryts). Det beror på att ljus färdas snabbare i luft än vatten, eftersom att det finns fler molekyler i vatten, vilket gör att ljuset färdas saktare (alltså motsatsen av ljud). Man kan säga att molekylerna bara är i vägen för ljus, medans ljudet behöver molekyler att stöta till för att kunna få fram ljud snabbt.

Eftersom att ljusets hastighet ändras kan det se ut som att ett sugrör du har i ett glas vatten är avbrutet.

Du kan även bryta ljuset genom linser, det finns både konkava (spridningslins) och konvexa (samlingslins), och ljuset bryts olika i dessa ( se nedan).

Konvex Konkav

Ljusets brytning i vatten

Hur ögat

uppfattar färgAllting du ser innehåller regnbågens alla färger, men det är bara en färg som studsar tillbaka, och den färgen ser du. Om du har en blå bok framför dig, så har alla färger absorberats förutom den blåa, den ljusstrålen studsar istället tillbaka in i dit öga och du kan se färgen blått.

Fast samma gäller inte när du ser färgen vit, då är det alla färger som studsar tillbaka, och vi uppfattar det som vit.

Om du istället ser något svart, så stannar alla färger kvar, ingen av färgerna studsar tillbaka in i våra ögon, och vi ser det som svart.

Det är ögats så kallade tappar som registrerar färg, medan stavarna bara uppfattar gråtoner. Det finns tre slags tappar, som alla var och för sig är känsligast mot ljus med vissa våglängder.

Vi kan säga här att den gröna färgen studsar tillbaka dessa färger.

Ljus vi inte serDet finns två sorters ljus som människan inte kan se, det ena är infrarött ljus, och det andra är ultraviolett ljus. Vi kan inte heller se radiovågor som sänds till t.ex. en mobiltelefon.

Infrarött ljus: Infrarött ljus har en längre våglängd än 770 nanometer.

Ultraviolett ljus: Det ultravioletta ljuset har en kortare våglängd än 390 nanometer.

Simuleringar om

ljud och ljusLjud:

http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics/sound-and-waves

Ljus:

http://phet.colorado.edu/en/simulation/bending-light

På dessa hemsidor kan man testa t.ex. hur ljuset bryts i olika material, ljudvågor, och hur ljudet ändrar sig samtidigt som vågorna ändrar sig osv.

Frågor 1. I vilken enhet mäts ljudets styrka?

2. Hur bildas ljud?

3. Färdas ljud snabbast i vatten eller luft?

4. Vilket ljud uppfattar vi ofta som störande?

5. Vilka färger studsar tillbaka när vi ser färgen vit?

6. Varför bryts ljuset när det når vatten?

Facit1. Svar: Decibel

2. Svar: Genom att vibrationer orsakas.

3. Svar: I vatten

4. Svar: Buller

5. Svar: Alla, inga färger absorberas.

6. Svar: För att vatten innehåller fler molekyler, och ljus färdas långsammare desto fler molekyler som finns.

Källorhttps://www.liber.se/market/grsk/spektrum/kap5_lag.pdf

Jag tror att liber är en pålitlig hemsida för att det är mycket som är i undervisningssyfte, och informationen jag läser stämmer med det min lärare har sagt.

http://www.naturvardsverket.se/Sa-mar-miljon/Manniska/Buller/

Naturvårdsverket är en svensk statlig förvaltningsmyndighet på miljöområden, därför förstår jag att hemsidan är bra och pålitlig.

http://www.studi.se

Jag litar på studi eftersom att vi har det i skolan som undervisningssyfte, och det är våra lärare som tipsat oss om det.

http://www.youtube.se

På youtube finns det både pålitliga videor och opålitliga. Jag har själv dragit slutsatser på vad jag kan respektive inte kan lita på. Genom mina egna kunskaper förstår jag vad som är sant och vad som inte är sant.