tisdag 20 april 2010

Sammanfattning av Regnbågen

(Sammanställt av grupp 7b)

Regnbågen

Det krävs både regn och solsken för att en regnbåge ska uppstå. Solljuset är sammansatt av flera olika färger trots att det ser ut att vara vitt. Solstrålarna som passerar genom regndropparna delas upp i de olika färgerna, precis som i ett glasprisma och fenomenet regnbågen uppstår (Richters, 1991). Placeringen av regnbågens olika färger är enligt följande, röd, orange, gul, grön, blå, indigo och violett och det beror på att ljus av olika våglängder bryts olika mycket av vattendropparna. Vitt solljus består av de uppräknade färgerna och rött har den längsta våglängden och violett har den kortaste (http://www.smhi.se, 2010-02-16). Lättast att komma ihåg färgernas ordning är att tänka ROGGBIV. Vi människor kan enbart se hälften av regnbågen som egentligen är en hel cirkel. Vid flygningar eller högt upp på ett berg kan det hända att man får uppleva regnbågen som en helcirkel (illvet.se, 2010-02-17). Den som kom att vara den första som kunde förklara en regnbåges uppkomst var René Descartes, men Isaac Newton var den förste som kunde beräkna ljusets spridning och förklara varför två regnbågar kan visas, skriver Burnie (1992).

Regnbågen kan vara både sekundär och primär enligt Burnie (1992). I den primära så reflekteras ljuset enbart en gång genom vattendroppen. Ljuset sprids när den går in och ut ur regndroppen. I den sekundära regnbågen så reflekteras ljuset två gånger i vattendroppen och sprids från droppen i en skarpare vinkel än den primära. Färgerna i den sekundära bågen är även omkastade och ses utanför den primära. I primärbågen kommer ljuset in i droppens översida och i sekundärbågen i droppens undersida. Det är även möjligt att det uppstår fler än två bågar men för varje reflektion blir bågen svagare. Den sekundära bågens färger är omvända i jämförelse med den primära. En tredje båge skulle dock ha samma färgordning som den primära. För mer information om primär och sekundär hänvisas till inlägget Materia- teknik- primär och sekundär.

Liv

Myter om regnbågen
Tillhagen (1991) beskriver att i den nordiska mytologin är regnbågen bron mellan jorden och Valhall, där kallas den bron Bifrost. Regnbågen kom för många att bli en bro, båge eller stege mellan himmel och jord. Enligt nationalencyklopedin är en föreställning att det är en bro mellan jorden eller dödsriket och himlen (http://ne.se.persefone.his.se/lang/regnbÃ¥ge/291824 2010-02-16). Den uppfattades även som så av antikens greker. Burnie (1992) hänvisar till bibeln som uppger att regnbågen är ett tecken på himlen som visar att syndafloden inte ska uppstå igen.

Sagorna säger att den som gräver vid regnbågens fot ska hitta en kittel med guld. Denna är dock omöjlig att hitta eftersom regnbågens läge förändras med den som betraktar den. Andbert (1995) säger att då människan rör på sig och har solen i ryggen förflyttar sig även regnbågen. I västra Tjeckien till exempel, får skattletarna söka förgäves då dessa ska söka efter den plats där regnbågen tre söndagar i rad går ner, för där finns skatten. I södra Österrike ska det vara tillräckligt att kasta hatten över regnbågen och då den kommer ner är den fylld med slantar av rödaste guld. Kastar man i Tyskland in en järnbit i regnbågen förvandlas den till rent guld (Tillhagen, 1991). Detta är enbart några exempel på tron att regnbågen bär på en skatt. Fler myter finns om regnbågen som bland annat att regnbågen skulle vara en orm som äter upp människor eller att om en flicka går under regnbågen så skulle hon förvandlas till en pojke. För mer information hänvisas till inlägget Liv – myter om regnbågen.

Fotosyntes
Jorden befinner sig i ett energiflöde. Från solen är det kortvågig stålning som strömmar in mot jorden och långvågig strålning lämnar den. Dess reglering är självgående och därför upprätthålls strålningsbalans eller energibalans. Det vill säga att inflödet är lika med utflödet. Växter har en avgörande roll för människans energiförsörjning. Den inkommande strålningsenergin från solen omvandlas till kemisk energi genom växternas fotosyntes (Andersson, 2008). Formeln för fotosyntes är koldioxid + vatten + ljusenergi® socker (glukos) + syre och innebär att koldioxid och vatten med hjälp av solljus ombildas till socker och syre. Detta är möjligt hos växter, alger och vissa bakterier www.ne.se.persefone.his.se/enkel/fotosyntes (2010-03-14). Cirka en tredjedel av all fotosyntes sker i växtriket på land och två tredjedelar i algerna i havet (Aha, 2004). Fotosyntesen är den mest betydelsefulla kemiska reaktionen för livet på jorden för både växter och djur. Djuren behöver andas syre och näring från glukosen som bildas i fotosyntesen. Det syre som djuren andas är det syre som växterna själva inte behöver. Därför är fotosyntesen en oerhört viktig förutsättning för livet på jorden www.ne.se.persefone.his.se/enkel/fotosyntes (2010-03-14). Energin kan alltså användas till bränsle och mat och det innebär att fotosyntesen är en energiomvandling (Andersson, 2008). För mer information om fotosyntesen hänvisas till inlägget Liv – fotosyntes.

Energi

Ljus
Historiskt sett har det funnits två tankar om ljuset enligt Magnusson (1998). Den ena stod Isaac Newton för, som hävdade att ljuset består av en ström av partiklar. Christian Huygen såg istället ljuset som vågrörelser. I dagens samhälle ser vi ljusets uppträdande som både partikelström och våglängd beroende på ett experiments art. Till exempel menar Burnie (1992) att ljuset som partiklar studsar mot en spegel i en jämn ljusstråle på olika delar av spegeln. Partiklarna reflekteras i omvänd ordning. Är spegeln ojämn fungerar dock inte detta eftersom partiklarna då reflekteras åt olika håll. Med ljuset som vågor reflekteras ljuset i samma vinkel som infallet skedde i, vilket gör att spegelbilden blir vänd på sidan. Hewitt (1998) redogör att en total inre reflektion visar sig i material där hastigheten av ljuset är mindre än ljuset på utsidan. Hastigheten på ljus är mindre i vatten än i luft så alla ljusstrålar som når vattenytan vid en vinkel av 48 grader reflekteras tillbaka i vattnet. En fullständig inre reflektion av ljus sker i glas som är omringat av luft, på grund av att hastigheten av ljuset i glas är mindre än i luften. Den kritiska vinkeln för glas är ungefär 43 grader men det är också beroende på vilken typ av glas det är. Det betyder att ljus som har större vinkel än 43 grader reflekteras helt. Ljuset visar sig inte bakom denna vinkel utan istället så reflekteras allt tillbaka i glaset, detta oberoende om utsidan på ytan bär på smuts eller damm.

Elfström, Nilsson, Sterner och Wehner Godée (2008) skriver att det går att se hur ljuset ändrar riktning vid övergången mellan olika material såsom exempelvis luft, vatten eller glas. Det beror på att ljuset ändrar hastighet. Ljuset går betydligt långsammare i vatten och glas som är tätare ämnen än luft. Ljustrålarna bryts mellan ämnena. Magnusson (1998) menar att ljusets hastighet i luft är 340 m/s i kontrast till 200 000 km/s i glas och 225 km/s i vatten. Frekvensen (antalet svängningar under en viss tid) i alla material förblir den samma men våglängden blir kortare. Det är frekvensen som bestämmer ljusets färg. För mer information om ljusets hastighet och frågorna varför himlen är blå och varför regnbågen är formad som en båge hänvisas till inlägget Energi - ljus.

Ögat
Ögats uppbyggnad är bestående av en optisk del som är bildskapande och en näthinna som registrerar bild med ljuskänsliga sinnesceller som gör bilden till nervsignaler som nervsystemet kan behandla http://www.ne.se.persefone.his.se/lang/öga/352451 (2010-03-14). På samma sätt som en positiv lins bryter ljuset i en kamera, bryter ögat ljuset. När ljuset träffar ögat samlas det ihop av ögats hornhinna, kammarvatten, lins och glaskropp. Därigenom uppstår bilder på näthinnan i ögat. Det är särskilda synnerver som överför informationen från näthinnan till hjärnan som tolkas så att vi människor kan se. Regnbågshinnan kallas även iris och är den färgade delen i ögat, den fungerar som en bländare. I ögats mitt finns en öppning, pupillen. När det är mörkt öppnar sig pupillen för att släppa in mer ljus. Öppningen drar sig samman vid starkt solsken. Näthinnan har två slags sinnesceller, tappar och stavar. Det är stavarna som sköter synen vid skymning. Det är svårare att urskilja färger i skymning på grund av att stavarna reagerar likadant för olika färger. Tapparna är mindre ljuskänsliga än stavarna, men de ger en skarp och färgrik bild genom att en del tappar är känsliga för gulgrönt, en del för blått och en del för rött ljus (Aha, 2004). Ögat är alltså viktigt för livet då det ger oss möjlighet att uppfatta vår omvärld med hjälp av seende. Det finns olika former av ögon som är anpassade efter djurens olika behov. http://www.ne.se.persefone.his.se/lang/öga/352451 (2010-03-14).

Färg
När den elektromagnetiska strålningen som ljuset består av träffar ögats näthinna uppfattas den i färg. Färg är ett synintryck och existerar egentligen inte. Elektromagnetisk strålning har både en vågegenskap och en partikelegenskap. När det gäller färger är det lättast att ta tillvara på vågegenskaperna. Det som skiljer vågorna åt är dess våglängd. Ljus har våglängder, ett spektrum mellan ungefär 400 och 700 nm. Dessa vågor uppfattas som ljus när celler i ögats näthinna reagerar på dem och skickar signaler genom synnerven till hjärnan och på så sätt till medvetandet. Näthinnan består av fyra olika typer av ljuskänsliga celler. Enbart en typ av ljuskänslig cell i näthinnan visar påverkan från ljus i allmänhet. De övriga tre påverkas maximalt på var sin ljusvåglängd, cirka 440 nm (blått synintryck), 540 nm (grönt färgintryck) och 650 nm (rött färgintryck). Färg är en upplevelse av medvetandet och en färgad yta utsänder eller reflekterar endast elektromagnetiska vågor. Vi människor ser en yta som vit eller grå när solljus träffar en yta som reflekterar alla färger till lika stor del inom det synliga spektrumet. Vid undersökande av ljus från en vit yta och brytningen i en prisma så ser man att ljuset i själva verket består av ett flertal olika färger. Det är alltså inte prisman som skapar färgerna, den visar endast att färgerna finns i vitt ljus. Somliga färger sugs upp av ytan och dessa saknas därför i det reflekterade ljuset. Ytan betraktas som färgad och färgen bestäms av vilka våglängder som reflekteras. Eftersom färg i grunden är subjektiva upplevelser är det väldigt svårt att beskriva dem (Aha, 2004).

Anledningen till att vi har förmåga att uppfatta gult beror på att när synceller reagerar starkast på rött respektive grönt ljus och möts av ljus med en våglängd på runt 600 nm sänder båda celltyperna en signal till hjärnan och kombinationen uppfattas som gult.
För information om även färgblindhet hänvisas till inlägget Energi - färg.

Materia

Vatten
Vattnets kemiska beteckning är H2O som symboliserar att vattnet är en förening med väte och syre. Vattnets former varierar och förekommer på tre olika sätt, i fast form som is, i gasform som vattenånga och i flytande form. Merparten av snön och isen finns i ismassorna runt polerna och i glaciärerna och inlandsisar. I atmosfärens nedersta delar och även i markens övre skikt hittar man vatten i gasform. Cirka 97 procent av allt vatten på jorden samlas i oceanerna (Elementa, 1988).Vattnet ingår i ett omlopp som är ständigt, där vattnet går från haven, sjöarna och avdunstar från marken för att bli vattenånga som i atmosfären bildar moln och nederbörd.

Storleksmässigt varierar regndroppar, där varje enskild droppe består av ungefär en miljon molndroppar. En normalstor regndroppe är cirka tre millimeter i diameter (Westin Bergh, 2004). Grimvall (1993) skriver att en liten vattendroppe är nästan helt sfärisk och de stora vattendropparna har formen av en liten bulle med den platta sidan vänd neråt. En millimeter regn motsvarar en liter regn på en kvadratmeter yta. Vid skyfall kommer det en millimeter regn per minut (Westin Bergh). Vattendroppar kan vid vissa omständigheter bli underkylda. Trots det att temperaturen ligger under noll grader så är de fortfarande i flytande form. Då vattendropparnas storlek är skiftande påverkar det hur vi människor ser regnbågen, exempelvis dimbåge och om vi ser både den primära och sekundära regnbågen (Juul Nielsen, 2008)

Det är inte enbart i vatten som en regnbågsliknande effekt kan framträda utan det kan även framträda med hjälp av prismor eller olja. Detta fungerar för att ljuset får samma brytning som i vattendroppar. Färgerna i såpbubblan förklaras med att ljuset bryts i såpbubblans yta och gränsskiktet mellan ytan och luften inuti. Färgerna som syns varierar beroende på tjockleken på såpbubblans hinna eftersom detta förändrar vilken vinkel som ljusets bryts i och på så sätt vilken färg vi ser. Ett liknande tillvägagångssätt uppstår i olja och vatten då ljuset bryts i ytan med olja och gränsskiktet mellan oljan och vattnet http://www.fysik.org/ (2010-04-04). Regnbågar kan även uppstå i månens ljus och kallas då månbåge. Dimbåge har namnet efter dimman men kan även uppkomma vid vattenfall. Regnbågen i vattenfallet bildas av vattenbruset i vattenfallet (Juul Nielsen, 2008). Dimbågen är möjlig med hjälp av månens ljus istället för solen. Dimman består av mycket små droppar som gör att färgerna breds ut och som i sin tur gör regnbågen bred och vitaktig (a.a.). Detta är en av de mer sällsynta regnbågarna, säger Svahn (2008). Orsaken till att dessa ofta skådas vita eller grå är på grund av att ögat tappar en stor del av sitt färgseende på natten som istället är koncentrerat på svart eller vitt (a.a.). För mer information om vatten hänvisas till inlägget Materia - vatten.

Teknik


Vad är teknik?
Lindgren (1996) lyfter fram att teknikhistorien innehåller förklaringarna bakom det samhälle och den teknik människan idag lever med. Den är öppen för oss att analysera, beskriva och begrunda som en del av utvecklingens facit. Sundin (2006) påpekar att vi aldrig kommer att få veta exakt när, hur och varför våra förfäder på ett medvetet sätt började använda sig av redskap och andra hjälpmedel.

Enligt Sjöberg (2010) är skillnaden mellan naturvetenskap och teknik att naturvetenskapen fokuserar på varför-frågor och tekniken på hur-frågor. Naturvetenskapen producerar tankar och föreställningar medan tekniken resulterar i produkter. Ginner och Mattsson (1996) skriver att med ett enkelt förklaringssätt så kan teknikens utveckling förklaras med att delarna energi, materia och information möts. Vidare hävdar de att teknik inte enbart är maskiner och verktyg utan något som människan sätter mellan sig själv och omgivningen för att tillfredsställa sina behov. Nationalencyklopedin ger även en förklaring för teknik som överensstämmer med Ginner och Mattsson (1996) men påpekar att teknik inte är tillämpad naturvetenskap utan att kunskap inom naturvetenskap ofta uppstår ur användandet av teknik. Vi ser att tekniken finns överallt och därför kan teknik ingå i samtliga områden som tagits upp. Med sammanfattade ord så menar Ginner och Mattsson att naturvetenskapen är naturgjord och tekniken är människogjord.

Kursplanen för teknik skriver följande ”utifrån ett praktiskt och undersökande arbete åskådliggörs både den tekniska utvecklingsprocessen – problemidentifiering, idé, planering, konstruktion, utprövning och modifiering – och hur den teknik som omger oss är länkad till olika och ofta inbördes beroende system” (Skolverket, 2008, s. 117). Eleverna kan genom tekniken omvandla det vita ljuset och prisman till en regnbåge eller rättare sagt till regnbågens färger. Innan detta kan eleverna arbeta utifrån alla de delar som kursplanen belyser ovan. Alltså kan vi genom tekniken få en större förståelse för hur regnbågen skapas och vad som krävs för att en regnbåge ska uppstå. Vi upprepar det som av naturen är skapat, via teknik. Regnbågen är naturgjord men med teknik blir den människogjord. För mer ingående information om vilka mål vi behandlat inom tekniken hänvisas till inlägget Teknik.
Bilden är tagen i Askersund sommaren 2009 och här kan man se ganska tydligt en primär och sekundär regnbåge


Referenser


Aha. (2004). Stockholm: Bertmarks Förlag AB.

Andbert, P-G. (1995). VÄDERPRAKTIKAN. Halmstad: Bokförlaget Spektra AB.

Andersson, B. (2008). Grundskolans naturvetenskap - helhetssyn, innehåll och progression. Lund: Studentlitteratur.

Burnie, D. (1992). LJUS - från solgudar till laserljus, hologram och rymdljus-ljuset i närbild. Stockholm: Bonniers Juniorförlag AB.

Elementa (1988). Jord, berg, luft, vatten. Stockholm: Sveriges Utbildningsradio AB.

Elfström, I., Nilsson, B., Sterner, L. och Wehner-Godée, C. (2008). Barn och naturvetenskap - upptäcka, utforska, lära. Stockholm: Liber.

Grimvall, G. (1993). Varför är himlen blå? Västerås: ICA Förlaget AB.

Hewitt G, P. (1998). (Eighth Edition). Conceptual Psycics. United States of America: R. R. Donelley & Sons Company.

Illustrerad vetenskap. [Elektronisk]. Tillgänglig: http://illvet.se/ [2010-02-17].

Juul Nielsen, L. (2008). Naturens krafter. Köpenhamn: Bonnier Publications.

Lindgren, M. (1996). Några tankar kring Christopher Polhems teknikpedagogik. I T. Ginner & G. Mattson, (red.). Teknik i skolan. Lund: Studentlitteratur.
(s. 110 - 120).

Magnusson, K. (1998). Ljus och LCD – teknik. Solna: Ekelunds Förlag AB.

Nationalencyklopedin [Elektronisk] Tillgänglig: www.ne.se.persefone.his.se/enkel/fotosyntes [2010-03-1].

Nationalencyklopedin [Elektronisk] Tillgänglig: http://ne.se.persefone.his.se/lang/regnbÃ¥ge/291824 [2010-02-16].

Nationalencyklopedin [Elektronisk] Tillgänglig: http://ne.se.persefone.his.se/lang/teknik [2010-04-07].

Nationalencyklopedin [Elektronisk] Tillgänglig: http://www.ne.se.persefone.his.se/lang/öga/352451 [2010-03-14]

Nationellt resurscentrum för fysik. [Elektronisk]. Tillgänglig: http://www.fysik.org/ [2010-04-04].

Richters. (1991). HIMMELEN HAVET & JORDEN. Malmö: Richters Förlag AB.
Skolverket. (2008). Grundskolan: kursplaner och betygskriterier. Stockholm: Fritzes.

Sjöberg, S. (2010). Naturvetenskap som allmänbildning en kritisk ämnesdidaktik. Lund: Studentlitteratur.

Smhi [Elektronisk] Tillgänglig: http://www.smhi.se/kunskapsbanken/meteorologi/regnbage-1.3891 [2010-02-16].

Sundin, B. (2006). Den kupade handen. Stockholm: Carlsson Bokförlag.

Svahn, C. (2008). Stora boken om naturfenomen. Stockholm: Bokförlaget Semic.

Tillhagen, C-H. (1991). Himlens stjärnor och vädrets makter. Stockholm: Natur och Kultur.

Westin Bergh, M. (2004). VÄDRET. Stockholm: Natur och Kultur/Fakta.

2 kommentarer:

  1. Hej!
    Tack för en inspirerande och annorlunda redovising!
    Angående min fråga om regnbågshinnan så måste ni ändra i er sammanfattning kring ögat. Jag mailar över, via FC, ett klipp från Wikipedia angående regnbågshinnan. Anna-Stina

    SvaraRadera
  2. Vi säger tack för din uppmärksamhet. Det är nog dessvärre så att det handlar om felformuleringar i den uttryckta texten som övergått i sanning utan större reflektion.

    SvaraRadera