Ljusets frekvens och våglängd

När vi talar om ljus så tänker många på solen och solstrålar, vilket indikerar på att ljuset kan tolkas som strålar. Men sanningen är den att ljuset inte kan behandlas enbart som strålar vilket det görs i den geometriska optiken. Vissa anser att det överhuvudtaget inte ska behandlas på detta sätt. Varför???

Jo det är nämligen så att ljuset uppvisar tydliga vågegenskaper och detta i sin tur gör att ljuset kan klassas som en sorts elektromagnetisk strålning.

Jag ska utifrån denna vetskap förklara lite om den fysikaliska optiken där ljuset behandlas behandlas som vågrörelser i detta inlägg.

Ljus är dock inte den enda elektromagnetiska strålningen utan en del i det elektromagnetiska spektret då all strålning av denna sort har samma fysikaliska bakgrund. Den olika strålningarna karakteriseras genom våglängd, frekvens och fotonenergi. Frekvens är ett mycket använt sätt att läsa ut vilken strålning som man har att göra med, men all strålning kan inte klassas in med bara frekvensen och då tar man hjälp av de två övriga begreppen.

Det finns ett flertal strålningar i det elektromagnetiska spektret men jag kommer endast gå in lite mer på 3 av dem som jag anser behandla området ljus, osynligt som synligt. Dessa är Infrarött, Synligt ljus och Ultraviolett.

Infrarött
Infraröd strålning brukar också refereras som värmestrålning och alla objekt som har en temperatur har Infraröd strålning. denna strålning har en frekvens på mellan ca 10 upphöjt 11 Hz och 10 upphöjt 14 Hz (Ni får ursäkta men jag får inte till det att 11 och 14 ska vara upphöjda bakom 10, så därför skrev jag det på detta vis istället), men man brukar oftare karakterisera Infrarött utifrån våglängden som är på ca 780 nm till 1 mm.

Infrarött kan även delas in i undergrupper, dessa är:

• NIR - Near Infrared, våglängd 780 - 3000nm
• MIR - Intermediate Infrared, våglängd 300 - 6000nm
• FIR - Far Infrared, våglängd 6000nm - 15000nm
• EIR - Extreme Infrared, våglängd 15000nm - 1mm

Som jag nämnde tidigare så utstrålas Infrarött från alla tempererade objekt, vilket inkluderar levande varelser så som människan. Människans maximum på strålningskurvan kallas för svartkroppsstrålning (37 grader Celsius) och ligger på runt ca 10000 nm. Men även om vi utstrålar Infrarött är det inte lika lätt att känna av denna strålning på annat sätt än som värmeupplevelser på huden.

Skallerormar däremot är en av de djurarter som har särskilda känselorgan som är speciellt känsliga för Infrarött.

Synligt Ljus
Synligt ljus kallas ochså för det optiska området och är det som vi kallar ljus i vardagsspråk. Våglängden för synligt ljus sträcker sig från ca 780nm till 390nm, men det finns inga direkta fasta gränser.

Även det Synliga ljuset delas upp i undergrupper och dessa är mer kända som färger, detta har sitt ursprung i Newtons arbeten. Men till skillnad från Newton anser dagens forskning att det handlar om 6 färger istället för 7 som Newton listade. Tydligen anses den 7:e färgen bara vara tillagd av numerologiska skäl.

Varje färg har sitt eget våglängdsspann:

• Rött 780 - 622nm
• Orange 622 - 597nm
• Gult 597 - 577nm
• Grönt 577 - 492nm
• Blått 492 - 455nm
• Violett 455 - 390nm

Ultraviolett
Direkt efter området med synligt ljus kommer området med den Ultravioletta strålningen, detta område omfattar våglängden 390nm - 1mm. den Ultravioletta strålningen karakteriseras ofta genom fotonenergi.

Ultraviolett strålning är så energirik att den agerar skadligt på biologiskt material som till exempel hud mm. Men på grund av detta kan Ultreviolett användas som steriliserings redskap.

Ultraviolett kan liksom Infrarött och Synligt ljus delas in i undergrupper:

• NUV; När-UV, 390nm - 200nm
• FUV / VUV; Fjärr-/ Vakum-UV, 200nm -10nm
• EUV; Extrem-UV, 31nm -1nm

FUV och EUV överlappar varandra på våglängden till viss del och detta beror på att luften är ogenomsynlig för kortare våglängder.

NUV kan delas in i 3 ytterligare kategorier:

• UVA, 390nm -315nm
• UVB, 315nm - 280nm
• UVC, 280nm - ...

Dessa våglängder ingår i strålningen från solen, men UVC når aldrig jordytan då det inte kan tränga igenom jordens skyddande ozonskikt. Däremot så når både UVA- och UVB- strålningen jordytan, därför är det viktigt det solskydd man använder skyddar mot båda.

En viktig sak att tänka på för solarieanvändare är att solarielysrören producerar relativt mycket UVB-strålning.

När det gäller UVB-strålning är den skadlig för hud och ögon, men den har även positiva egenskaper såsom att den hjälper till att producera Vitamin D i huden.

Begreppsförklaring
Frekvens är ett mätningsbegrepp som mäter antalet repeterande av en händelse inom ett givet tidsintervall. till exempel när det handlar om ljus blir antalet cykler av den repeterande vågformen per sekund. Frekvens mäts i Hertz (Hz). Hastigheten dividerat med våglängden producerar Frekvensen.

Våglängd är avståndet mellan repeterande delar av ett mönster.

Fotonenergi är det elektromagnetiska fältets energikvantum. (detta handlar om energi som frigöres när elektroner frigörs)

nanometer är ett längdmått, 1nm = 0,000 000 001m


Referenser:
Persson, J. (2007). Vågrörelselära, akustik och optik. Poland: Studentlitteratur
Wikipedia

Fotosyntesen sker i växternas blad

Om man tittar på gröna växters blad genom ett förstorningsglas så ser man små hål, dessa kallas för klyvöppningar. Dessa klyvöppningar ligger på undersidan av bladen och de öppnas och stängs. In kommer koldioxid och ut syrgas. Även överflödigt vatten som växten tar upp från marken via sina rötter vädras ut genom klyvöppningarna.

Behöver en växt något mer än vatten, solsken och koldioxod för att växa? Svaret är ja. Växten behöver även vissa näringsämnen som tas upp genom markvattnet. Dessa närningsämnen kan vara fosfat och nitrat. Även vissa joner kan vara bra.

(www.human-academy.com)

Fotosyntesens (assimileringens) under

Växternas värld
Förutsättning för att djur och människor ska kunna leva på jorden är att växterna kan produceras energi med hjälp av solstrålningen. Växterna kan ha de mest varierande livssätt och samhällen med mycket olika strukturer. Växterna kan anpassa sig till de mest olika livsmiljöer och förhållanden. På jorden finns cirka 300 000 växtarter.

Fotosyntesen är världens viktigaste biologiska process. Syret som frigörs vid processen behövs av många organismer för andningen. Växternas gröna färg kommer från klorofyllkornen. Kornens hinnor innehåller stora mängder av klorofyll, som effektivt suger upp ljus. Klorofyllkornen använder solljusets strålningsenergi som drivkraft vid fotosyntesen. Fotosyntesen sker på klorofyllkornens hinnor och den består av två reaktionsserier. Vid ljusreaktionen sönderdelas vattenmolekyler till vete och syre. Samtidigt lagras strålningsenergin i kemiska föreningar som sedan utgör energikälla för den andra reaktionsserien där växten producerar glukos av luftens koldioxid. Av glukos kan växten framställa mer invecklade föreningar, t.ex. stärkelse som är viktigt reservnäring för växterna, eller andra kolhydrater. Av de ämnen som uppstår av fotosyntesens andra reaktionsserie framställer växten också proteiner och fetter.

Referens (Respons, Universum och natur, 1996)

Reflektion

Ljus eller andra vågrörelser som t.ex. ljud återkastas från en yta, ett s.k. gränsskikt. Om den infallande och utgående strålen bildar lika stora vinklar med gränsytans normal och alla tre ligger i ett plan ("speglingslagen") bildas en klar bild av reflektionen. Men om den utgående reflektionen är diffus (oregelbunden) sprids ljuset i andra riktningar som följd av speglingsytans struktur och bildar en oklar reflektion. (100304, NE).

Diffus reflektion & klar reflektion

Spegelns egenskaper (klar reflektion)

Det vanligaste förekommande exemplet när man pratar om ljusets reflektion i förhållande till klara ytor är spegeln (spegling). När ljusvågorna träffar spegeln (infallsvinkeln P), som på bilden ovan, sker det en klar brytning, ett s.k. brytningsindex (NE). Varför reflektionen av ljuset på ytan av spegeln blir så klar är för att ojämnheten mellan ytan och metallen är lägre än våglängden på ljuset. Skulle däremot våglängden på ljuset vara högre än spegeln skulle bilden av dig själv bli diffus (oklar). Sammanfattningsvis utifrån bilden kan vi se att P (infallsvinkeln) är lika stor som O (reflektionsvinkeln) och brytningen bildar en klar ljusreflektion.

Diffus reflektion

Ljuset reflekteras i alla tänkbara vinklar på grund av små ojämnheter i ytan. Detta gäller alla matta ytor som inte är svarta. (se bilden ovan).

Ljusets färger och reflektion

Det vi till vardags ser och upplever i vår värld kan vi tacka ljuset för. "Nästan allt ljus som synd på jorden kommer från solen. I solens inre pågår ständiga kärnreaktioner som påminner om dem som försiggår i kärnkraftverk" (Härstedt, 1981, s. 38). Solens kärnreaktioner resulterar till att det uppstår strålning och en del av den strålningen påverkar livet på jorden.

Det vi upplever i världen har färg. Vad kan det bero på att vi uppfattar ljuset som olika färger? Jo, det beror på att allt vi ser eller kan uppfatta reflekterar ljus från en ljuskälla och studsar till våra ögon och hjärnan registrerar det vi ser som olika nyanser eller färger. Uppfattar vi färgen vit så innebär det en sammanblandning av rött, gult, grönt, blått, violett och ännu fler färger. Och när ljusets alla färger träffar något föremål reflekteras ljuset på föremålet och vi uppfattar en eller en blandning av färger. När ljusets alla färger reflekteras från ett föremål uppfattar vi föremålet som vit. Motsatsen till det är när ett föremål suger åt sig allt ljus och återger inte någon reflektion, då uppfattar vi föremålet som svart.

En del föremål "suger åt sig" färgen bättre än andra. Om ett föremål t.ex. tycker om rött och gult, behåller de bara rött och gult och kastar tillbaka blått. Så lyser man med vitt ljus på ett sådant föremål, sorterar atomerna i föremålet upp färgerna i ljuset, eftersom vitt är en blandning av många färger och behåller det röda och gula. Det blåa ljuset som skickas ut igen gör att vi tycker att föremålet är blått.

Referenser

Härstedt, J. (1981) Materia och energi. Liber Läromedel: Stockholm

Nationalencyklopedin (100304) Reflexion

Från molekyler till celler och cellgrupper

De första organismerna fick antagligen sin energi direkt från ATP – molekylerna som uppstod i uratmosfären. Nästa steg i utvecklingen var s.k. kemoheterotrofer som fick sin energi från glukos. Sedan utvecklades s.k. fotoautrofiska bakterier som kunde binda solljus och producera socker av koldioxid och vätesulfid eller vatten. I samband med assimilering frigavs syre och på det sättet uppstod så småningom den atmosfären som finns idag. Den här utvecklingen tog ungefär 1,5 miljarder år. När det började samlas syre i atmosfären utvecklades eukariotiska celler: grönalger och encelliga djur som åt grönalger. I nästa utvecklingsskede började cellerna bilda grupper. Det ledde till uppkomsten av flercelliga organismer. Cellgruppernas delar bildade vävnader med specifika uppgifter.

ATP – molekylerna eller adenosintrifosfat är en nukleotids om spelar en central roll i cellens energihantering. ATP används för att driva kemiska processer i cellen som inte kan ske spontant, på grund av att de är energikrävande.

Man indelar alla organismer i två grupper:

1. Autotrofa organismer - kallas biosfärens producenter

2. Heterotrofa organismer - kallas biosfärens konsumenter
Kemoheterotrofer är största delen av alla heterotrofa organismer, människan inberäknad. De är beroende av den kemiska energi som producerats av autotroferna. Heterotroferna använder organiska föreningar som energikälla och som utgångsmaterial för sina biosyntetiska reaktioner. Autotroferna använder enbart luftens koldioxid som oorganisk kolkälla. Som utgångsmaterial vid syntesen av organiska föreningar behöver autotroferna dessutom vatten och olika mineraler från jordmånen. Växterna är fotoautotrofa organismer. De omvandlar ljusets energi till kemisk energi i samband med fotosyntes av organiska föreningar.

Assimilering kallas också för fotosyntes.





Växtcellen påminner mycket om djurcellen, men skiljer sig bl.a. från den att den innehåller klorofyllkorn med pigment som binder solljus, s.k. klorofyl. Klorofyllkornen kan dela sig självständigt.

Livet uppstod ur livlös materia

I universum finns det sannolikt minst 100 miljoner planeter som har gynnsamma förhållanden för liv.

Livet på jorden, de första DNA-molekylerna, uppstod ur livlös materia för över tre miljarder år sedan. Både atmosfärens sammansättning och jordens temperatur var gynnsamma för att liv skulle uppstå. I atmosfären fanns kväve, väte, ammoniak, metan, vätesulfid och vattenånga, men inte syre. När liv på jorden uppstod samlades aminosyror, glukos och nukleinsyror i havsvattnet eftersom det inte fanns bakterier som kunde bryta ner dem. Efter en tid började vissa molekyler producera liknande molekyler – ”levande” molekyler har fötts. Man har lyckats skapa liknande föreningar genom att ultraviolett strålning genomstråla en gasblandning som motsvarar uratmosfären, eller genom att leda elektricitet i gasblandning. I naturen kan inte liv längre uppkomma på det här sättet, eftersom de organiska föreningarna skulle oxideras.

Aminosyror är en av de centrala föreningarna i den levande naturen. Man känner till 26 enkla aminosyror. Organismerna skapar aminosyror genom att bryta ner proteiner med hjälp av vatten.

Glukos är ett av de viktigaste kolhydraterna och används som energikälla av djur och växter. Beteckningen druvsocker kommer av att den förekommer i vindruvor , där den dock inte är den enda sockerarten. Druvsocker skapas genom fotosyntes.

Nukleinsyror är molekyler som i cellen lagrar de genetiska uppgifterna och överför dem, och upprätthåller genetiskt styrda funktioner.

Oxidering är en reaktion där en atom tar emot elektroner. Oxidering är bland annat brand och förmultning. För att oxideringen ske måste det finnas ett annat ämne som kan ta emot elektroner. En motsatt reaktion till oxidering är reducering som är en reaktion där en atom tar emot elektroner.

Proteiner är komplexa organiska ämnen med hög molekylvikt. Tillsammans med polysackarider, fetter, och nukeinsyror utgör proteinerna huvudbeståndsdelen i allt levande.

Idag uppstår liv bara ur andra levande organismer. Levande organismer kan föröka sig och överföra sin arvmassa till följande generationer. Alla organismers grundstruktur består av en cell, förutom virus och viroider som befinner sig på gränsen mellan den levande och den livslösa naturen. Virusen kan bara utvecklas inne i andra organismers celler, eftersom virus saknar förmåga att bygga upp protein. Viroider är mindre än virus och orsakar många olika växtsjukdomar. Levande organismer använder energi för att motstå yttre fysikaliska krafter, medan livslösa ting helt och hållet är utlämnade åt fysikens lagar.

(Respons, Universum och natur, 1996)

Seminariet mål, bedömning och utvärdering / 010310

Seminariet var från första början svävande kring vad vi skulle prata om. Det blev så för att vi kände att instruktionerna till seminariet var otydliga.

Vi började med att diskuterade runt summativ och formativ bedömning och vad dessa innebär för oss lärare i tidiga åldrar. På vilken sätt används summativ bedömning i förskolan/ lågstadiet? Utifrån våra erfarenheter kom vi fram till att summativ bedömning kan vara förberedande till ett utvecklingssamtal samt de skriftliga omdömena. Andersson (2008) skriver att formativ bedömning/utvärdering ger vägledning till hur fortsatt undervisning ska formas. Vi själva anser att den formativa bedömningen påverkar elevers kunskapsutveckling och lärares undervisning ömsesidigt.

På vilket sätt ska man som lärare arbeta och eventuellt förbättra den formativa bedömningen i verksamheten? Det är svårt att ta en direkt ställning som studenter, anser vi. Det känns att erfarenheter i klassrummet blir i första hand utgångspunkter till bedömningsarbetet och tankar runt förbättring. Vi pratade om att metoden som en lärare kan knyta an till formativ bedömning är att arbeta med t.ex. portfolio då progression i elevers kunskapsutveckling dokumenteras samt elevers egen lärandet synliggörs. Vi pratade om hur en lärares dokumentation ska se ut för att den formativa bedömningen fyller sin funktion. Här insåg vi vikten att elevperspektivet på innehåll/inlärning måste iakttas samt att undervisningen anpassas till elevers strategier till att erövra ny kunskap.

En annan reflektion som vi fick under förmiddagens föreläsningar behandlade ovan beskriven problematik. Vi insåg här hur samarbetet mellan förskola och skola kan ske med att bryta ner de övergripande målen till den aktuella årskursen samt hur en kontinuerlig progression i måluppfyllelse kan synliggöras för alla lärare på vägen.

I sammanhanget diskuterade vi även om åtgärdsprogram och IUP i anknytning till hur målen ska uppnås hos alla elever och hur bedömningen påverkar arbete med dessa.