Att mäta laservåglängder med en linjal (obs: 6 sidor, bläddra vidare)
Det fanns intresse för att bygga skokartongspektrometern som jag hade framme. Jag har sammanställt en del instruktioner här, fast skokartongen finns inte riktigt med där. Min version var inspirerad av Project Starlab spektrometer (finns att köpa hos Sagitta).
Nästa träff i Växjö är 12 eller 13 mars (skriv gärna i kommentarfält nedan om ni vill komma på fredag eller på lördag). Laborationen kommer att handla om stråloptik. Jag vet inte exakt än vad jag ska välja, men prylarna borde finnas på många skolor. Och annars finns den här optiklådan av Alga Science. Om man väljer den, är hemlaborationens uppgift att göra några bra foton på optiska fenomen.
söndag 14 februari 2010
lördag 13 februari 2010
Ljudhastighet i vatten
Under helgens distansträff gjordes en hel del mätningar av ljudhastigheten i vatten som funktion av temperatur. Vi kunde se att hastigheten ökade med temperatur, men att den inte ändrades mer för höga temperaturer. Enligt Martin Chaplin här inträffar maximum vid 74 °C. Orsaken är att den adiabatiska bulkmodulen har ett maximum (och kompressibiliteten ett minimum) vid 64 °C (samma källa).
Vi diskuterade om det skulle finnas en anomali i ljudhastigheten kring 4, där vatten har ett maximum i densitet. Det verkar som att det beror på ljudets frekvens, men det experimentella läget är kanske inte helt klart (samma källa).
Vi använde fasändringen för fortskridande vågor. Det är möjligt att göra mycket noggranna mätningar om man ändrar vattentemperatur utan att ändra avståndet mellan sändare och mottagare. Man kunde börja med kokande vatten, låta det kyla ner, och bara titta på oscilloskopbilden med de två sinusvågor. Det skulle vara ett bra sätt att bestämma vid vilken temperatur maximum inträffar. Med samma metod kan man undersöka om det finns ett minimum för kallt vatten.
Jag glömde visa stående ultraljudvågor i vatten. Små luft bubblor samlas vid noder (eller vid antinoder, jag är inte säker). Men ljudtrycket är så högt att det har en synlig effekt på vattnets brytningsindex. Om man tittar genom den stående vågen, ser man att bakgrunden är "räfflad". Jag ska försöka ta en bild.
Vi diskuterade om det skulle finnas en anomali i ljudhastigheten kring 4, där vatten har ett maximum i densitet. Det verkar som att det beror på ljudets frekvens, men det experimentella läget är kanske inte helt klart (samma källa).
Vi använde fasändringen för fortskridande vågor. Det är möjligt att göra mycket noggranna mätningar om man ändrar vattentemperatur utan att ändra avståndet mellan sändare och mottagare. Man kunde börja med kokande vatten, låta det kyla ner, och bara titta på oscilloskopbilden med de två sinusvågor. Det skulle vara ett bra sätt att bestämma vid vilken temperatur maximum inträffar. Med samma metod kan man undersöka om det finns ett minimum för kallt vatten.
Jag glömde visa stående ultraljudvågor i vatten. Små luft bubblor samlas vid noder (eller vid antinoder, jag är inte säker). Men ljudtrycket är så högt att det har en synlig effekt på vattnets brytningsindex. Om man tittar genom den stående vågen, ser man att bakgrunden är "räfflad". Jag ska försöka ta en bild.
torsdag 11 februari 2010
Diffraktion och interferens
Den icke-inspelade föreläsningen handlade om hur vågor inte alltid går rakt fram. Det visades redan med Huyghens konstruktion, man kan visa det med en vågtank, och det finns simuleringar. En bra simulering är den här på PhET. Kör den! Titta på effekt av frekvens på våglängd. Se hur vågorna går lite vid sidan om vad som skulle vara spaltens skugga.
Ta bort spalten och använd två droppande kranar, gärna med lite högra frekvens. Observera interferensmönstret. Lägg till en detektor, dra "pennskrivaren" till högger, och flytta mätpunkten till olika ställen. Se att det inte finns någon vågrörelse på nodlinjerna, där båda jämstarka sändare är i motfas med varandra.
Gå nu tillbaka till en droppare, och lägg in en dubbelspalt. Flytt den lite närmare dropparen, och gör hålen lite smalare. Se att mönstret är som med två sändare. Det är som i Huyghens konstruktion: de båda spalten är nya sändare, som är i fas med varandra för att de kommer båda från samma källa.
Fortsätt med ljud (kolla "particles" och jämför med "greyscale") och med laserljus. Observera att avstånden och tiderna är mycket mindre än för en vågtank, men att mönstret är egentligen samma. Men för ljus går det inte att se svängningarna, inte ens med det snabbaste oscilloskopet. Man kan bara mäta intensiteter. Klicka därför på "show screen" och kanske också på "intensity graph".
Det var simuleringar. Jämför med en bild gjord med en kamera:
Spalten var 20 mikrometer bred, och var placerad på ett borrat hål i skyddslocket för en systemkamera (ingen lins). Den övre remsan visar bilden. De andra remsorna visar hur mönstret ser ut i de separata kanalerna för Röd, Grön och Blå. Längre vågor avlänkas mer, och det finns en tydlig effekt av våglångd för var minima hamnar. RGB-bilden ger de primära färgernas komplementärfärger: gul där blå har ett minimum, magenta där gröna våglängder utslocknar varandra, och cyan där rött ljus saknas.
Samma färger ser man också som fransar av konstant tjocklek i den här bilden av en såphinna på ett vinglas. Orsaken är interferens mellan ljus reflekterat från hinnans framsida och från hinnans baksida.
Ta bort spalten och använd två droppande kranar, gärna med lite högra frekvens. Observera interferensmönstret. Lägg till en detektor, dra "pennskrivaren" till högger, och flytta mätpunkten till olika ställen. Se att det inte finns någon vågrörelse på nodlinjerna, där båda jämstarka sändare är i motfas med varandra.
Gå nu tillbaka till en droppare, och lägg in en dubbelspalt. Flytt den lite närmare dropparen, och gör hålen lite smalare. Se att mönstret är som med två sändare. Det är som i Huyghens konstruktion: de båda spalten är nya sändare, som är i fas med varandra för att de kommer båda från samma källa.
Fortsätt med ljud (kolla "particles" och jämför med "greyscale") och med laserljus. Observera att avstånden och tiderna är mycket mindre än för en vågtank, men att mönstret är egentligen samma. Men för ljus går det inte att se svängningarna, inte ens med det snabbaste oscilloskopet. Man kan bara mäta intensiteter. Klicka därför på "show screen" och kanske också på "intensity graph".
Det var simuleringar. Jämför med en bild gjord med en kamera:
Spalten var 20 mikrometer bred, och var placerad på ett borrat hål i skyddslocket för en systemkamera (ingen lins). Den övre remsan visar bilden. De andra remsorna visar hur mönstret ser ut i de separata kanalerna för Röd, Grön och Blå. Längre vågor avlänkas mer, och det finns en tydlig effekt av våglångd för var minima hamnar. RGB-bilden ger de primära färgernas komplementärfärger: gul där blå har ett minimum, magenta där gröna våglängder utslocknar varandra, och cyan där rött ljus saknas.
Samma färger ser man också som fransar av konstant tjocklek i den här bilden av en såphinna på ett vinglas. Orsaken är interferens mellan ljus reflekterat från hinnans framsida och från hinnans baksida.
onsdag 10 februari 2010
Föreläsningen går live
Nu verkar all ny hårdvara på plats och alla nya program och drivers vara installerade. Imorgon hoppar jag i djupet. Jag ska försöka sända föreläsningen live via Adobe Connect. En kamera ska filma mig, och dessutom ska projektorns skärm sändas. Om jag använder Smartboard, kommer man att se hur anteckningarna där växer fram.
Adressen är https://connect.sunet.se/r75275183/
Sändningen börjar klockan 13:00, och ska streamas live i två timmar.
Man kan chatta och ge feedback på detta sätt, men jag kommer nog inte att följa vad som skrivs där. Chatta med varandra.
Föreläsningen ligger kvar, så man kan också titta på den senare.
Adobe Connect rekommenderar att man installerar en plugin. För mig gick det snabbt att installera det.
Men detta blir ett test. Jag kör också backup på vanligt sätt.
PS: Webcastning var live, men ingen upptagning har gjorts. Och dessutom glömde jag sätta backup igång :(
Adressen är https://connect.sunet.se/r75275183/
Sändningen börjar klockan 13:00, och ska streamas live i två timmar.
Man kan chatta och ge feedback på detta sätt, men jag kommer nog inte att följa vad som skrivs där. Chatta med varandra.
Föreläsningen ligger kvar, så man kan också titta på den senare.
Adobe Connect rekommenderar att man installerar en plugin. För mig gick det snabbt att installera det.
Men detta blir ett test. Jag kör också backup på vanligt sätt.
PS: Webcastning var live, men ingen upptagning har gjorts. Och dessutom glömde jag sätta backup igång :(
tisdag 9 februari 2010
Elektromagnetiska vågor
Historisk utveckling:
Hastigheten för dessa vågor som var lösningar till Maxwells ekvationer sammanföll alltså med ljusets hastighet. Maxwell var den första som förstod vad ljus var.
Ljusets hastighet är alltså given av naturlagar. Hewitts resonemang i kapitel 26 utifrån energins bevarande visar väl varför hastigheten inte kan vara större eller mindre i ett medium. Men hans resonemang övertyger inte om det märkliga med ljusets hastighet i vakuum, att denna hastighet är absolut och densamma för olika observatörer som rör sig i förhållande till varandra. Det går emot vår intuition. Det var Einstein som insåg att tid är relativ, och att "samtidig" inte är något väldefinierat begrepp när olika iakttagare är i rörelse relativt till varandra.
Det är inte helt uppenbart hur man ska tolka bilder som den här. Figuren ser nästan ut som en transversell våg på ett snöre, och matematiken är nästan densamma, men likheterna kan vara lite bedrägliga. För elektriska vågor har sinuskurvan ingen motsvarig form i verkligheten. Sinuskurvan visar bara hur vektorfältens riktningar varierar i rummet, längs en linje.
Det är viktigt att veta att vektorfältet fyller hela rummet. Jag försökte rita det på tavlan, i tvådimensioner och vid en punkt i tid. Här kommer en animering:
- 1820 - HC Ørsted upptäcker att elektrisk ström påverkar kompassnål
- 1831 - Faraday upptäcker magnetisk induktion
- 1864 - JC Maxwell räknar ut att c=1/√(ɛμ) och han får 3,1.108 m/s.
Hastigheten för dessa vågor som var lösningar till Maxwells ekvationer sammanföll alltså med ljusets hastighet. Maxwell var den första som förstod vad ljus var.
Ljusets hastighet är alltså given av naturlagar. Hewitts resonemang i kapitel 26 utifrån energins bevarande visar väl varför hastigheten inte kan vara större eller mindre i ett medium. Men hans resonemang övertyger inte om det märkliga med ljusets hastighet i vakuum, att denna hastighet är absolut och densamma för olika observatörer som rör sig i förhållande till varandra. Det går emot vår intuition. Det var Einstein som insåg att tid är relativ, och att "samtidig" inte är något väldefinierat begrepp när olika iakttagare är i rörelse relativt till varandra.
Det är inte helt uppenbart hur man ska tolka bilder som den här. Figuren ser nästan ut som en transversell våg på ett snöre, och matematiken är nästan densamma, men likheterna kan vara lite bedrägliga. För elektriska vågor har sinuskurvan ingen motsvarig form i verkligheten. Sinuskurvan visar bara hur vektorfältens riktningar varierar i rummet, längs en linje.
Det är viktigt att veta att vektorfältet fyller hela rummet. Jag försökte rita det på tavlan, i tvådimensioner och vid en punkt i tid. Här kommer en animering:
torsdag 4 februari 2010
Delfiner
I kapitel 20 säger Hewitt saker om delfiner som är något förvånande. Visst, de använder någon typ av sonar för att lokalisera fiskstim. Visst simblåsor och lungor reflekterar ljud mycket bra (reflektion av öppen ände), och även ben (reflektion av tätare material).
Men jag undrar om delfiner kan se tumörer och hjärtattacker – Hewitt ger ingen referens. Och när han skriver att de kan se ens "emotionella tillstånd", misstänker jag att allt detta bottnar i New Age svärmerier.
Men jag undrar om delfiner kan se tumörer och hjärtattacker – Hewitt ger ingen referens. Och när han skriver att de kan se ens "emotionella tillstånd", misstänker jag att allt detta bottnar i New Age svärmerier.
tisdag 2 februari 2010
Sonogram och resonanser
Programmet som jag försökte visa igår är iSpectrum. Programmet finns bara för Macintosh, men liknande gratisprogram finns för Windows. Här ett spektrogram av en flicka som säger "Oh no!"
Prenumerera på:
Inlägg (Atom)
