Kapitel 3: Krafter

Om du tittar på dig själv i en badrumsspegel som hänger på väggen och backar ser du:

A.Mer av dig själv. B.Mindre av dig själv. C.Lika mycket av dig själv. ⱱ

Hur hög måste en spegel vara för att du ska kunna se hela din kropp i den?

A. Din dubbla längd. B. Din längd. C. Halva din längd. ⱱ D. Det beror på avståndet till spegeln.

Om vi håller en text framför en spegel verkar texten gå från höger till vänster. Däremot är texten rättvänd. Varför byter vänster och höger plats men inte upp och ner?

A. Spegeln hänger vertikalt. B. Våra två ögon sitter bredvid varandra, inte över varandra. C. Gravitationskraften är riktad nedåt. D. Spegeln byter vare sig höger mot vänster eller upp mot ner. E. Texten är i själva verket upp och ner men vår hjärna kompenserar för det.

ⱱ

En observatör vid O’, rakt ovanför fisken, tycker att fisken ser ut att simma

A. djupare än det verkliga djupet. B. på det sanna djupet. C. grundare än det verkliga djupet. ⱱ

Varför är det lättare att se under vatten med simglasögon än utan?

A. Vatten och ögats lins har liknande optisk täthet. B. Vattnet irriterar hornhinnan. C. Effekten är inbillad.

ⱱ

Mer stråloptik

•

Dispersion

•

Linser

•

Avbildning i linser

•

Linsformeln

Dispersion

Vitt ljus infaller mot ett prisma av glas. Strålen som lämnar prismat visar färgspridning, dispersion. Rött ljus bryts minst och violett mest. Glas har olika brytningsindex för olika färger.

Isaac Newton undersökte ljus med prismor

Från prisma till lins

En lins med sfäriska ytor kan tänkas sammansatt av ett stort antal olika prismor. Ett parallellknippe bryts mot en enda punkt F1, brännpunkten eller fokus. Linsen kallas samlingslins eller positiv lins. En samlingslins är alltid tjockast på mitten.

Brännpunkt och brännvidd En positiv lins bryter parallella horisontella strålar längs huvudaxeln till en och samma punkt, brännpunkten.

En lins har två brännpunkter som ligger på avståndet f från linsen. Avståndet f kallas brännvidden. Symmetrilinjen genom brännpunkterna kallas huvudaxeln.

Negativa linser

En spridningslins eller negativ lins sprider ljusstrålarna. En spridningslins är alltid tunnast på mitten.

Avbildning med positiva linser Vid en tunn lins kan strålgången förenklas. 1. Brytningen kan tänkas ske i ett enda plan genom linsens mitt:

Avbildning med positiva linser

Newtons linsformel

Likformiga trianglar på objektsida

H o xo  Hb f och bildsida

Ho f  H b xb ger

xo xb = f 2

En annan linsformel

Låt a = föremålets avstånd. och b = bildens avstånd. Förstoringen = H1/H Men likformiga trianglar (skuggade i figuren) ger att H1/H = b/a. Alltså förstoringen = b/a

Linsformeln

1 1 1   Vi ser också att H1/H = b/a = (b-f)/f vilket leder till att a b f Detta är linsformeln, som är mycket användbar inom optiken.

Ögat

Normalt öga i vila. Föremål på stort avstånd avbildas skarpt på näthinnan.

Ögat

När ett föremål betraktas vid närpunkten, ackommoderar ögat maximalt (linsens brännvid kortas genom att den ringformiga muskeln kring ögonlinsen dras åt).

Närsynthet

Närsynta behöver negativa linser Ett närsynt öga kan inte åstadkomma en skarp näthinnebild av ett föremål på stort avstånd. Närsynthet kan korrigeras med hjälp av en spridningslins.

Översynthet

Översynta behöver positiva linser Ett vilande översynt öga kan heller inte åstadkomma en skarp näthinnebild av ett föremål på stort avstånd. Översynthet korrigeras med hjälp av en samlingslins.

Vad har personen för synfel?

A. Närsynt ⱱ B. Översynt C. Inget synfel

Färgdispersion i prisma

Vitt ljus (t.ex. solljus innehåller alla färger)

Det röda ljuset bryts minst, det violetta mest.

Regnbågen

Olika färger har olika brytningsindex i vatten (Precis som i glas).

Färgseende Färgaddition Ögats tappar är känsliga för de primära färgerna rött, grönt eller blått. Alla spektralfärger kan skapas av lämpliga kombinationer av rött, grönt och blått. (Additiv färgblandning av de primära färgerna.) De primära färgerna kan inte skapas av andra färgkombinationer.

Sammanfattning •

Att ljus av olika färger bryts olika mycket i ett prisma kallas dispersion.

•

En lins består av ett material (ofta glas) med högt brytningsindex, så att infallande ljusstrålar bryts.

•

Linser kan vara positiva eller negativa.

•

Linsformler:

xo  xb  f 2 1 1 1   a b f

En konvex lins nedsänkt i vatten, jämfört med samma lins i luft, fokuserar ett knippe parallella ljusstrålar

a) på större avstånd. ⱱ b) på närmare avstånd. c) på samma avstånd.