Lysets opførsel som en bølge

Lysets opførsel som en bølge

I fysik er lys en type elektromagnetisk stråling, der er synlig for øjet. Lys har den unikke egenskab, at det i fysikken kan beskrives som både en bølge og som en strøm af partikler kaldet fotoner .

På denne side vil vi beskrive nogle af lysets opførsel som en bølge inklusive refleksion, brydning og diffraktion.

Afspejling

En af de vigtigste bølgelignende opførsler af lys er refleksion. Det reflekteres lys, som vi ser med vores øjne. Hvordan lys reflekterer objekter påvirker også de farver, vi ser.

Når en bølge rammer et nyt medium, springer noget af bølgen af ​​overfladen. Hvor reflekterende overfladen er, bestemmer, hvor meget lys (og hvilke bølgelængder af lys) der reflekteres, og hvor meget der absorberes eller transmitteres.

Når lys reflekteres, adlyder det refleksionsloven, der efterfølges af bølger. Dette betyder, at vinklen på den reflekterede lysbølge er lig med indfaldsvinklen for den indkommende lysbølge. Se billedet nedenfor for et eksempel:


Typer af refleksion

  • Spekulær refleksion - En spejlrefleksion er, når lysstråler reflekteres fra en overflade i en enkelt udadgående retning. Et eksempel på denne type refleksion er et spejl. Specielle refleksioner forekommer på overflader, der er flade på det mikroskopiske niveau, såsom poleret sølv eller en glat vandmasse.
  • Diffus refleksion - En diffus refleksion er, når en overflade reflekterer lysstråler i en bred vifte af retninger. Diffuse refleksioner opstår, når en overflade er ru på det mikroskopiske niveau. Overfladen kan se ud eller føles glat som et stykke papir, men det er faktisk ru på det mikroskopiske niveau. Dette får lysstrålene til at reflektere i forskellige vinkler.


Brydning

Når lys bevæger sig fra et medium (som luft) til et andet medium (som vand), vil det ændre retning. Dette er en 'bølgelignende' adfærd og kaldes brydning. På denne måde opfører lys sig som andre bølger såsom lydbølger. Lysbølgens hastighed ændres også, når den bevæger sig fra medium til medium.

Du kan se et eksempel på lysbrydning i vand, hvis du lægger et sugerør i et glas vand. Du vil se, hvordan halmen ser ud til at bevæge sig til siden. Dette er lysbølgen, der bøjes, når den kommer ind i vandet.

Brydningsindeks

For at måle, hvordan lys vil opføre sig i forskellige stoffer, bruger forskere brydningsindekset. Dette giver et forhold mellem lysets hastighed i vakuum og lysets hastighed i stoffet. Ligningen for brydningsindekset er:

n = c / v

hvor n er brydningsindekset, c er lysets hastighed i et vakuum, og v er lysets hastighed i stoffet.

Tag som eksempel brydningsindekset for vand, som er 1,33. Dette betyder, at lysets hastighed i et vakuum er 1,33 gange hurtigere end lysets hastighed i vand.

Diffraktion

En anden bølgelignende egenskab ved lys er diffraktion. Når lysbølger støder på en forhindring eller passerer gennem en åbning, bøjes de. Lysdiffraktionen kan ses i sølvforingen omkring skyer såvel som lysmønstrene fra overfladen på en compact disc (se billede).