Lyd, lys og bølgers mysterium — slik virker de omkring deg

Hva er en bølge egentlig?

En bølge er en måte for energi å bevege seg gjennom rom. Du kan se det selv når du kaster en stein i en innsjø og ser ringene som dannes og brer seg utover. Disse ringene er bølger — de starter ved steinen og spreder seg i alle retninger som regulære forstyrrelser.

Det finnes flere typer bølger, men alle har noe til felles: de består av regelmessige svingninger. For lydbølger betyr det at luftmolekylene svinger fram og tilbake. For lysbølger betyr det at elektriske og magnetiske felt svinger. Selv om de ser helt forskjellige ut, følger alle bølger de samme fysiske lovene.

Hvordan lyd oppstår og når fram til øret ditt

Når du slår på en tromme, vibrerer trommeskinnen fram og tilbake raskt. Disse vibrasjonene presser luftmolekylene tett sammen på den ene siden og drar dem fra hverandre på den andre. Denne trykkbølgen spreider seg utover i alle retninger helt til den treffer øret ditt.

Inne i øret ditt fanger trommehinna disse trykkbølgene og sender signaler videre gjennom små benknokler og til fluidet inne i spiralmuslingen. Der omgjøres de til elektriske signaler som hjernen tolker som lyd. Tonehøyden du hører avhenger av hvor fort bølgene kommer — hyppige bølger betyr høy tone.

Lyden fra kilder som beveger seg mot deg blir høyere, og lyden fra kilder som beveger seg vekk blir lavere. Det er samme fenomenet som gjør at ambulanser låter ulikt når de nærmer seg og fjerner seg.

Tall og trender

Bølgenes fysikk styrer mye av teknologien vi bruker daglig, fra mobiltelefoner til strømlykter og internett.

Lys, farger og hvorfor vi ser det vi ser

Lys er også en bølge, men på en helt annen måte enn lyd. Lysbølger består av svingende elektriske og magnetiske felt som kan bevege seg gjennom tomt rom. Fargene vi ser, er egentlig bare lysbølger av ulik frekvens — rødt lys har lavere frekvens, blått lys har høyere frekvens.

Våre øyne tolker disse ulike frekvensene som ulike farger. Når lys treffer en gjenstand, absorberer eller reflekterer objektet visse frekvenser og sender andre tilbake. Gress ser grønt ut fordi det reflekterer grønne bølger og absorberer de andre.

Spekteret av lys går langt utover det menneskeøyet kan se. Infrarød og ultrafiolett stråling ligger utenfor vårt synsspektrum. Mange dyr, som soler og slanger, kan se infrarød stråling. Bier kan se ultrafiolett. Verden rundt oss er full av lys vi ikke ser.

Fra en fysiker

Bølger forbinder alle fenomener i universet.

"Bølger forbinder alle fenomener i universet — fra musikken vi elsker til stjernene vi beundrer. Det er fint å inse at så mye er koblet sammen gjennom samme fundamentale fysikk."

Bølger i dagliglivet — fra Wi-Fi til solkrem

Radio-, TV- og Wi-Fi-signaler er alle elektromagnetiske bølger som reiser gjennom lufta. Mobiltelefoner mottar og sender disse bølgene. Det samme gjelder Bluetooth, 4G og 5G — alle er bare ulike frekvenser. Et frekvensbånd er reservert for hver applikasjon for å hindre blanding.

Ultralyd brukes i medisinsk bildediagnostikk — det er bare lydfrekvenser så høye at mennesket ikke kan høre dem. Delfiner bruker ultralyd til navigasjon. Infrarød stråling brukes i termiske kameraer der varme gjenstander emitterer infrarød som kameraet oppfanger.

UV-stråling fra solen skader DNA i cellene dine, og det er derfor solkrem er viktig — den blokkerer UV-bølgene før de når huden. Alle disse applikasjonene bygger på bølgefysikken som mennesker begynte å forstå for mindre enn 200 år siden.