Lys - elektromagnetiske bølger – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Lys - elektromagnetisk...

09. november 2009

Lys - elektromagnetiske bølger

Hej Spørg om Fysik
Siden barndommen har jeg leget med radioapparater, og alle dage været dybt facineret af den elektromagnetiske fysik, måske lidt påvirket af en fjern forfader.

Gennem godt 45 år har jeg hovedsagentlig ernæret mig som tonemester, og her måtte lydbølgerne jo konverteres til elektromagnetiske bølger for at komme på bånd, og senere ud af en højttaler, for igen at blive til lydbølger. Jeg har også haft hang til lys og farver, og pusler i dag meget med både lysdesign, LED- og laserbelysning.

Da jeg i slutningen af 70érne fik min første laser i hånden, måtte denne elektromagnetiske bølge jo kunne påvirkes via elektromagnetiske, el. blot magnetiske felter, men NIX - laserstrålen rørte sig ikke en millimeter.

Men så må den da udsende et elektromagnetisk felt, da det jo er en elektromagnetisk bølge - men NIX.

Jeg har alle dage fundet pyramidebyggeriets almene historieforklaring for tvivlsom. Det er et faktum, at de er bygget af tonstunge klippeblokke, skåret med tusindedel millimeters nøjagtighed, slæbt op af tusinder af slaver gennem få år. Det faktum har hersket i århundreder, indtil man for alvor granskede i byggematerialerne, og lavede simple logistikberegninger på ramper etc. Stenbruddene, hvorfra de kære fuldstændigt ensartede blokke skulle komme fra, har også gemt sig langt væk,

så de er nok transporteret hertil fra det ydre rum, måske Mars.

Så er det bare jeg spørger: er lys elektromagnetiske bølger eller hvad? Eller bliver de betegnet som sådan, fordi frekvenserne på 400-700nM ligger lunt og hygger sig mellem andre elektromagnetiske bølgelængder?

En bølge der hverken udsender eller kan påvirkes af elektromagnetiske felter, mener jeg ikke man kan kalde en elektromagnetisk bølge. Jeg synes ikke det er nogen skam, at kalde de kære farverige væsener for det de er: Lysbølger.

Med venlig hilsen
O B.Ø

 

Opdageren af eksistensen af elektromagnetiske bølger var James Clerk Maxwell (Skotland, 1831 - 1879), som i sin bog fra 1873: A Treatise on Electricity and Magnetism forudsagde eksistensen af elektromagnetiske bølger. I en række publikationer beskæftigede han sig med emnet fra 1856 og frem.

Maxwell opstillede ligninger, der beskriver felterne ud fra af i alt 4 formler, som i dag kaldes Maxwells ligninger. Disse 4 ligninger beskriver, bortset fra visse stof-egenskaber, hele elektricitetslæren, og det er ligninger, som indeholder de elektriske felter og de magnetiske felter. De formler som beskriver elektromagnetiske bølger udledes ud fra dem, så navnet er ret lige for.

Elektromagnetiske bølger er altså ikke elektricitet, men oscillerende elektriske og magnetiske felter i luft eller vakuum. (elektromagnetiske bølger behøver ikke nogen substans at udbrede sig i, ellers kunne vi hverken se noget i himmelrummet i synligt lys, radiobølger, røntgen eller andre bølgelængder).

Heinrich Rudolf Hertz og elektromagnetiske eksperimenter 

Eksistensen af elektromagnetiske bølger blev eftervist eksperimentelt ca. 15 år senere af Heinrich Rudolf Hertz (D, 1857 - 1894), som i 1887 også efterviste en række egenskaber eksperimentelt (det skete i Karlsruhe), idet han dog kun sendte få meter. Dette sidste er som bekendt forbedret siden hen.

Når fænomenet kaldes elektromagnetiske bølger, så skyldes det, at udbredelsen af bølgerne sker ved vekselvirkning imellem svingende elektriske felter og magnetiske felter, hvilket Maxwells ligninger redegør for. De sammenhørende felter er vinkelret på hinanden, og kan ligge i forskellige faser i forhold til hinanden afhængigt af forholdene.

Det synlige lys er fra omkring 400 nm til 700 nm. At det er det område, vi kan se, er utvivlsomt en udvikling, der skyldes, at solen har sin maksimale strålingsintensitet midt i det område, og meget praktisk har den naturlige udvikling udrustet os med organer som ser bedst hvor der er mest lys. Dette gælder dog ikke alle dyr.

Flora, fauna og elektromagnetiske bølger 

En række insekter kan også "se" ultraviolet lys, f.eks. bier. Mange blomster er meget mere "farvestrålende" i UV-området, end i det (for os) synlige område, med tydelige "vejvisere imod pollen og honning. Andre dyr kan også se infrarødt lys, f.eks. visse slanger (som udnytter denne evne til at finde deres bytte også under jorden, hvor der jo ikke er meget synligt lys).

Det område i det elektromagnetiske spektrum vi kalder synligt lys (lysbølger), er altså ret sikkert noget der er et produkt af den biologiske udvikling. Det viser sig, at hele det elektromagnetiske spektrum adlyder samme love, lige fra langbølget radiosending med bølgelængder på over 1000 m, til gammastråling med bølgelængder på 10-15 m.

Man kan lave forsøg med linser, prismer, gitre osv. med dem, og man kan måle det man kalder kvanteenergien etc. Som fysiker må jeg opfatte alle disse bølgelængder som udslag af det samme fysiske fænomen.

Laseren kom til verden omkring 1960, og findes både som gaslasere f.eks. CO2-lasere, som blandt andet kan bruges til skæring af metalplader, men også faststoflasere, som f.eks. de der sidder i CD spillere eller laserpegepinde. Først i de allerseneste år er der kommet lasere så kraftige, at de kan anvendes til skæring i f.eks. metal.

Med hensyn til pyramiderne 

Med hensyn til pyramiderne er det udenfor mit felt, men jeg har den mening at det er ret ligetil, det kræver hverken rumteknologi eller lasere. Jeg har ud fra udsendelser på TV set, at man forsøgsmæssigt har udskåret hele blokke fra de oprindelige stenbrud med de midler, man mente var til rådighed dengang, samt primitivt transporteret dem på båd osv.

Der er mig bekendt ikke fundet efterladenskaber af energikilder eller skærende redskaber evt. højteknologi, som kunne lette arbejdet, og slet ikke rumteknologi. Det gælder også på Mars, hvor instituttet deltager i forskningen på flere af landerne. Det samme gælder efter min viden for pyramiderne i Sydamerika, de meget store bygningsværker i Indien og Bagindien samt Kina. Jeg er ikke vidende om, at der findes eksempler, hvor der stilles krav om mere teknologi, end den man mener, er anvendt, men det må man spørge rette vedkommende om, og det er ikke mig.

Én bog, som kan være interessant at læse for pyramideinteresserede, er skrevet af en lavtemperatur-fysiker, Kurt Mendelsohn; han har specielt være interesseret i pyramidernes historie og de mulige formål med disse aktiviteter. Hans bog indeholder også en mængde referencer til klassiske bøger om emnet.

Elektromagnetiske bølger, lys og reflektion

Lys kan påvirkes af elektriske fænomener. Det simpleste er når elektromagnetiske bølger reflekteres fra en metalflade fordi den er ledende - f.eks. lys der rammer en blank metalplade. Rammer lyset en ikke-ledende substans som f.eks. glas, går det meste stort set igennem, og forholdet imellem reflekteret og transmitteret stråling er velforstået (igennem flere hundrede år).

Ved passage i stoffer kan elektromagnetiske bølger både påvirkes af elektriske og magnetiske felter, Faraday-effekt for magnetfelter, hvor polarisationsplanen drejes, Kerr-effekt for de elektriske felter, som også drejer polarisationsplanen. Dette sker som følge af vekselvirkningen med stofferne, men ingen af disse effekter optræder i vakuum. Der er dog tale om relativt små effekter, og for at observere disse effekter kræves dog f.eks. polarisationsfiltre med mere. Man kan ikke se at lyset blive påvirket uden instrumenter; dertil kræves anderledes effektive midler.

Derimod kendes fra astronomien, at lyset kan afbøjes i tyngdefelter (en relativistisk effekt, men baseret på Maxwells ligninger). Så lyset kan altså afbøjes, hvis man har noget tilstrækkeligt tungt, som for eksempel en planet eller en stjerne til rådighed. Effekten blev første gang verificeret under Viking-missionerne til Mars i 1970'erne - og i vore dage anvendes effekten til eftersøgning af planeter omkring andre stjerner se f.eks.:

Spektrallinjer fra gasser bliver opsplittet af elektriske felter, når der er elektrostatiske felter omkring dem ved udsendelse (Stark-effekt), og tilsvarende bliver linjer opsplittet, når der er magnetostatiske felter ved lysudsendelsen (Zeeman-effekt).

Billedet er fra Young Physics, og viser en elektromagnetisk bølge som breder sin imod venstre og de tilhørende elektriske felter, E og magnetiske felter B. 

Med venlig hilsen
Morten Bo Madsen, lektor Marsgruppen
Malte Olsen