De to viktigste bølgene som oppfyller våre sanser — lyd og lys — er egentlig helt ulike fenomener. Lær om forskjellene, og hvorfor det betyr noe for fysikken.
Kort fortalt
Innhold i artikkelen (6)
To fenomener som virker like, men helt ulike
Når du sitter i stuen og hører musikk fra høyttaleren på samme tid som du ser lyset fra lampen, opplever du egentlig to helt ulike fysiske prosesser. Musikken når deg som lydbølger som må reise gjennom luften. Lyset når deg som lysbølger som kan reise gjennom vakuum.
Begge kalles bølger, men de oppfører seg på fundamentalt forskjellige måter. Hvis begge er bølger, burde de ikke oppføre seg likt? Ikke nødvendigvis — en bølge er bare et navn på en type forplantning av energi.
Medium — hva bølgene trenger for å forplante seg
Den første og viktigste forskjellen: lydbølger trenger et medium for å forplante seg, mens lysbølger ikke gjør det. En lydbølge er en kompresjonsbølge, en longitudinalbølge — molekyler i et stoff blir presset sammen og spredt ut igjen, som en dominokjede. Finnes det ikke noe medium, kan ikke lyden forplante seg.
Lysbølger er elektromagnetiske bølger — svingende elektriske og magnetiske felt som ikke trenger noe medium. De kan derfor reise gjennom vakuum, slik som når sollys reiser rundt 150 millioner kilometer gjennom verdensrommet før det når jorden. En lydbølge kunne aldri gjort det samme.
Hastighet — og hvorfor den varierer så annerledes
Den andre store forskjellen er hastighet. Ifølge Store norske leksikon beveger lyd seg med rundt 340 meter i sekundet i luft og rundt 1 500 meter i sekundet i vann, mens den i stål kan nå over 5 900 meter i sekundet — jo tettere og stivere mediet er, desto raskere forplanter lyden seg. Hvis noen roper fra 340 meter unna, tar det omtrent ett sekund før lyden når deg — det er derfor du ser noen slå i et bord før du hører smellet.
Lys er isteden nøyaktig 299 792 458 meter i sekundet raskt i vakuum, en verdi som har vært definisjonen av meteren siden 1983. Det gjør lys over 880 000 ganger raskere enn lyd i luft, og med den hastigheten rekker lyset rundt jordkloden mer enn sju ganger i løpet av ett sekund. I motsetning til lyd blir lys saktere i tettere medier, ikke raskere.
Tall og trender
Lyd og lys illustrerer hvor ulikt bølger kan oppføre seg: lyd i luft beveger seg med rundt 340 meter i sekundet, mens lys i vakuum beveger seg med nøyaktig 299 792 458 meter i sekundet. Forholdet mellom dem er over 880 000 — lys er med andre ord nesten en million ganger raskere enn lyd.
Diffraksjon og hvordan de krummer seg rundt ting
Når du roper rundt et hjørne, bøyer lyden seg rundt hjørnet, og du kan høre den selv om du ikke kan se personen. Lyset gjør ikke det samme — det fortsetter i rette linjer. Dette fenomenet kalles diffraksjon, og hvor mye en bølge bøyes av, avhenger av forholdet mellom bølgelengden og størrelsen på hindringen.
Lydbølger har bølgelengder fra noen centimeter til flere meter, på størrelse med dørkarmer og hjørner — derfor bøyes de lett rundt slike hindringer. Synlig lys har bølgelengder på bare 400–750 nanometer, mange tusen ganger kortere enn en dørkarm, så det diffrakterer svært lite og oppfører seg nesten som rette stråler i hverdagen.
Hvorfor det betyr noe
Å forstå forskjellen mellom lydbølger og lysbølger påvirker teknologi og hvordan verden fungerer. Mikrofoner må arbeide med kompresjonsbølger i et medium. Teleskoper arbeider med elektromagnetisk stråling som kan reise i vakuum. Sonar bruker lydbølger. Fiberoptikk bruker lysbølger.
Ved å forstå at disse bølgene er fundamentalt ulike, kan du bedre forstå verden rundt deg. Lyset fra en kilde tusenvis av kilometer unna når deg nesten øyeblikkelig, mens lyden bruker betydelig lengre tid — og kunne aldri reist gjennom vakuum.
Emner
