Ljusets utbredning och hur vi ser

Du behöver ljus för att se. Solen, en lampa och en mobilskärm är ljuskällor – de skickar ut sitt eget ljus. Det ljuset rör sig alltid rakt fram, åt alla håll, tills det möter något i vägen. Ett bord, ett äpple och en pappersbok är inte ljuskällor. De syns bara därför att ljus från en källa träffar dem och en del studsar vidare in i ditt öga.

Ögat skickar inte ut något – det tar bara emot ljus som redan är på väg. Ljus lämnar en källa, träffar ett föremål, och en del av det reflekteras vidare mot dig. Det är just den sista biten, från föremål till öga, som gör att du ser. Stäng av alla lampor i ett rum utan fönster, och det blir inte mörkt för att ögonen behöver vänja sig – det finns helt enkelt inget ljus kvar att ta emot, och då syns ingenting, oavsett hur länge du väntar eller hur vidöppna ögonen är.

Eftersom ljus går rakt fram kan det också stoppas. Ställer du dig mellan en lampa och en vägg blockerar kroppen ljuset på just den ytan, och resultatet är en skugga. En skugga är inget eget ämne som lägger sig på golvet eller väggen – den är bara det område dit ljuset inte når. Flyttas lampan eller du själv, ändras skuggan direkt, eftersom den bara finns så länge blockeringen gör det.

Skuggans skärpa beror på hur stor ljuskällan verkar vara. En liten, avlägsen källa, som solen mitt på dagen, skickar nästan parallella strålar och ger en skarp skugga med tydlig kant. En stor eller närliggande källa, som en bordslampa tätt intill, lyser från många riktningar på samma gång. Då når ljus från en del av lampan förbi kanten på hindret även om ljus från en annan del blockeras, och skuggans kant blir suddig i stället för skarp.

Samma logik styr var lampor placeras i ett klassrum, så att ingen skugga faller över tavlan, och varför en cyklist behöver både fram- och bakljus i mörker. Framljuset lyser upp vägen, och bakljuset gör cyklisten synlig bakifrån. Utan eget ljus syns cyklisten bara när ljus från något annat, som en bils strålkastare, träffar hen och reflekteras tillbaka, och då ofta först på nära håll.

Det här lär du dig

Förklara att ljus utbreder sig i raka linjer från ljuskällor
Skilja mellan ljuskällor och föremål som bara reflekterar ljus
Förklara varför vi ser föremål genom att ljus når ögat, inte genom att ögat sänder ut något
Beskriva hur en skugga uppstår och varför den försvinner när blockeringen tas bort
Förklara varför skuggor blir skarpare eller suddigare beroende på ljuskällans storlek och avstånd

Begrepp att kunna

Ljuskälla: Ett föremål som producerar sitt eget ljus, till exempel solen, en glödlampa eller en skärm.
Belyst föremål: Ett föremål som inte skapar eget ljus utan bara syns genom att reflektera ljus från en ljuskälla, till exempel ett bord eller en bok.
Reflektion: När ljus träffar en yta och studsar vidare i en ny riktning. Det är det reflekterade ljuset som når ditt öga när du ser ett belyst föremål.
Skugga: Området bakom ett föremål där ljus från en ljuskälla är blockerat. En skugga är inte ett eget material utan helt enkelt frånvaro av ljus.
Ljusstråle: En tänkt rät linje som visar åt vilket håll ljuset rör sig. Den används för att rita och resonera om hur ljus färdas och var skuggor hamnar.

Vanliga svårigheter

Tror att ögat skickar ut ljus

Många föreställer sig att ögat fungerar som en strålkastare som söker av omgivningen. I verkligheten är det tvärtom: ljus från en källa träffar föremålet och studsar in i ögat. Ett sätt att pröva detta själv är att gå in i ett rum helt utan ljuskällor – där ser du ingenting, oavsett hur hårt du försöker.

Blandar ihop ljuskälla och belyst föremål

Det är lätt att tro att månen eller en vit vägg lyser av sig själv. Månen reflekterar bara solljus och producerar ingenting eget, och en vit vägg syns enbart därför att den reflekterar ljus bra, inte för att den avger något. Utan en ljuskälla i närheten finns inget ljus för dem att skicka vidare.

Tror att en skugga är ett eget mörkt föremål

En skugga kan kännas som en mörk fläck som lägger sig på marken, men den är inte gjord av något. Den är helt enkelt det område dit ljuset inte kommer fram för att något blockerar vägen. Tas blockeringen bort, eller slås ljuskällan av, försvinner skuggan samma ögonblick.

Vanliga missuppfattningar

Synen går ut från ögat. Eleven tror att vi ser genom att något går ut från ögat mot föremålet, eller att ljus bara finns där det är ljust. Vi ser föremål genom att ljus från dem når ögat.

I verkligheten

En cyklist kör i mörker med fram- och bakljus tända

Framljuset gör att cyklisten kan se vägen, eftersom ljus från lampan träffar asfalten och reflekteras tillbaka till ögonen. Bakljuset löser ett annat problem: det är en ljuskälla som hela tiden skickar ljus bakåt, så bilister bakom ser cyklisten på långt håll. Utan det når ljus från cyklisten bilisten först när bilens strålkastare träffar cyklisten och ljuset reflekteras tillbaka.

Skuggan av samma lyktstolpe är skarp en klar dag men suddig i disigt väder

På en klar dag är solen en liten, väldefinierad ljuskälla på himlen och ger en skugga med skarp kant. När dis eller tunna moln sprider solljuset över himlen kommer ljuset från många riktningar samtidigt, och skuggans kant blir därför diffus i stället för tydlig.

Tips

Testa i ett helt mörklagt rum: täck fönster och stäng dörren så att inget ljus läcker in. Vänta flera minuter så att ögonen hinner vänja sig vid mörkret. Ser du fortfarande ingenting beror det inte på ögonen, utan på att ljus verkligen saknas helt och hållet.
Håll en penna upprätt mellan en ficklampa och en vägg. Flytta lampan långt bort och sedan tätt intill pennan, och jämför hur skuggans kant går från skarp till suddig beroende på avståndet.
Gå ut och jämför din egen skugga mitt på dagen med skuggan sent på eftermiddagen. Lägg märke till att den är kort och skarp när solen står högt, och lång med otydligare kant när solen står lågt.

Testa dig själv

1. Varför ser du ingenting i ett helt mörkt rum, hur länge du än väntar?

För att det inte finns någon ljuskälla i rummet. Ögat kan bara ta emot ljus som redan är på väg från något håll, aldrig skapa sitt eget. Utan ljus att reflektera på föremål, och utan ljus som når ögat, finns det inget för dig att se, oavsett hur bra synen är.

2. Du håller en fotboll i handen under en taklampa. Förklara hur ljus gör att du kan se bollen.

Fotbollen är inte en ljuskälla, den lyser inte själv. Ljus från taklampan träffar bollens yta, och en del av det ljuset reflekteras i alla riktningar, bland annat mot dina ögon. Det är det reflekterade ljuset som gör att du uppfattar bollens form och färg, inte något ljus som kommer från bollen själv.

3. Vad händer med en skugga om du flyttar ljuskällan närmare föremålet som kastar den?

Skuggan blir större och samtidigt suddigare i kanten. Större, för att ljusstrålarna nu sprider sig i vidare vinklar runt föremålet innan de når väggen. Suddigare, för att en närliggande källa lyser från fler olika riktningar samtidigt, så att ljus från en del av källan når förbi kanten där ljus från en annan del blockeras.

Ur kursplanen

Fysik åk 1–3 · Kropp och hälsa
Människans upplevelser av ljus, ljud, värme, smak och doft med hjälp av olika sinnen.
Fysik åk 4–6 · Fysiken i naturen och samhället
Hur ljus och ljud breder ut sig och kan reflekteras.
Fysik åk 7–9 · Fysiken i naturen och samhället
Hur ljus breder ut sig, reflekteras och bryts.

Källa: Skolverket, centralt innehåll.

Träna vidare – gratis

Det här ämnet har inga egna träningsuppgifter än. De här närliggande ämnena har lösta exempel och uppgifter som anpassar sig efter dig: