Bylgjur, hljóð og ljós

 

Bylgjur Það eru til margar tegundir af bylgjuhreyfingum. Og þegar þú horfir á bylgjur á vatni sérðu að þær geta mjög misjafnlega langar. Fjarlægðin frá einum bylgjutoppi til þess næsta kallast bylgjulengd. Hljóðbylgjur hafa líka afar misjafna bylgjulengd, allt frá 10 – 20 metrum niður í nokkra sentímetra. Lengstu bylgjur samsvara lægstu tónum. Við getum ekki heyrt hvaðan hjóð með langri bylgjulengd kemur því að því að bilið á milli eyrnanna okkar er of stutt miðað við bylgjulengdina.

Hljóðhraði er hraði hljóðbylgja og er mjög háður því efni, sem hljóðið berst um og ástandi efnisins, t.d. hita. Hljóðhraði er venjulega táknaður með C, en þó er táknið V einnig notað og telst jafngilt. Hljóðhraði í gasi er mjög háður hita og gasþéttleika.Oft þegar talað er um hljóðhraða er verið að tala um hraða hljóðs í lofti, en hann er um 344 m/s (1238 km/klst) við 21° hita. Þotur eða önnur farartæki sem ferðast með hljóðhraða eða hraðar eru sagðar hljóðfráar.

Ljóshraði í lofttæmi er nákvæmlega 299.792.458 metrar á sekúndu sem er tæplega 1.080.000.000 km/klst. Til viðmiðunar er þægilegt að hugsa til þess að ljósið er u.þ.b. 133 millisekúndur að ferðast hringinn í kringum jörðina, rúmlega 1,5 sekúndur að fara fram og til baka á milli jarðar og tungls og um 8,3 mínútur að ferðast frá Sólu til Jarðar. Hraði þessi er skilgreining, en ekki mæling, þar sem að lengd metrans er reiknuð út frá hraða ljóssins, en ekki öfugt. Ljóshraðinn á sitt eigið tákn í eðlisfræðinni sem er C. Galíleó galílei og Ísak newton voru meðal fyrstu manna til að varpa fram grundvallarspurningum um ljósið. Ferðast ljósið samstundis frá einum stað til annars, eða ferðast það með endanlegum mælanlegum hraða? Árið 1638 setti Galíleó upp einfalda tilraun til að mæla ljóshraðann. Galíleó réði sér aðstoðarmann og fóru þeir kvöld eitt út, hvor á sína hæðina í Toskanahéraði á Ítalíu, vopnaðir luktum. Á báðum luktunum var lok svo hægt væri að stjórna hvenær ljós bærist frá þeim. Fyrst opnaði Galíleó sína lukt, og um leið og aðstoðarmaður hans sá ljósið frá lukt Galíleós, átti hann að opna sína. Fjarlægðin milli hæðanna var þekkt og taldi Galíleó að ef honum tækist að mæla tímann sem leið milli þess að hann opnaði sína lukt, þar til hann sá ljósið frá lukt