FYSIKbasen.dk - Den danske database for pædagogiske undervisningsforsøg til fysiklærere
Forside Nyheder Forsøg Om siden Kontakt English
Gå en side tilbageUdskriv dette forsøgForetag ny søgning

rød pilHvorfor blinker stjernerne?

Forsøg nr.: 88
Formål: At demonstrere hvordan lys brydes i urolig luft, hvilket forklarer, hvorfor stjernerne på himlen ser ud til at blinke.
Resume: En laserstråle sendes op på væggen, hvor der dannes en klart aftegnet lille lysprik. Herefter holdes en varmekilde ind under laserstrålen, og lysprikken begynder at bevæge sig uroligt rundt på væggen.
Nøgleord: Astronomi, stjerner, brydning, brydningsindeks, lys, termodynamik, varme.

Beskrivelse:

Går man ud og kigger på stjernehimlen en skyfri nat, vil man opleve, at stjernerne ser ud til at "blinke"; lyset fra stjerne står uroligt og bølger en anelse frem og tilbage. Hvordan kan det være?

Fænomenet skyldes, at luftens brydningsindeks afhænger af temperatur og tæthed. Afhængigheden af temperaturen er dog ikke stor, men da lyset fra stjernerne skal igennem et meget tykt luftlag (atmosfæren), før det når frem til os, så vil vores urolige atmosfære bryde lyset så meget, at det ser ud som om, stjernen blinker.

Forsøg der viser, hvorfor stjerner blinker
Laserlys sendes gennem varm, urolig luft, hvilket får lyset til at "blinke" på samme måde, som stjerner på nattehimlen.

Dette kan demonstreres med et meget simpelt forsøg, hvor lyset fra en laser sendes op på en projektionsskærm. Laseren repræsenterer dermed en stjerne, mens den lille lysplet på skærmen forestiller det billede af stjernen, som vi ser på himlen.

Nu kan man sende stjernelyset (laseren) igennem en urolig atmosfære. Dette kan gøres ved at placere en varmekilde (for eksempel en kogeplade eller en metalplade opvarmet af bunsenbrænder) lige under laserstrålen. Dermed opvarmes luften, som stiger op igennem lyset. Det ses tydeligt, at lyspletten på skærmen begynder at blinke og sitre som en stjerne (se filmen i referencerne).

Laserlys sendes gennem varm luft, hvilket får lyset til at blinke som stjernerne på himlen
Laserlys sendes gennem varm luft, hvilket får lyset til at blinke som stjernerne på himlen. I praksis kan det være en fordel at have større afstand fra kogepladen til skærmen, at lysplettens bevægelser dermed bliver større.

I forsøget er det bare vigtigt, at man har en temperaturgradient, og derfor kan forsøget også laves ved at køle et stykke metal ned i flydende kvælstof, hvormed man afkøler luften tæt på laserstrålen.

Forsøget kan også udføres med en overheadprojektor eller et lysbilledeapparat, der viser et billede af en stjerne eller et velkendt stjernebillede. Man kan også prikke lidt små huller i et stykke aluminiumsfolie, som placeres oven på en overheadprojektor. Hullerne kan laves med en knappenål, og de kan for eksempel placeres på samme måde som stjernerne i Karlsvognen.

Forsøget lægger op til en diskussion af, hvorfor man har brug for at lave astronomiske teleskoper uden for atmosfæren (for eksempel Hubble Teleskopet). Forsøget kan desuden bruges til at fortælle om et fatamorgana, hvor lys brydes i meget varm luft for eksempel i en ørken eller over en hed asfaltvej på en sommerdag.

Udstyr og materialer:

grøn pil Laser
grøn pil Kogeplade

Referencer:

grøn pilLink til forsøg i database på University of Iowa.
grøn pilLink til forsøg i database på North Carolina State University.
grøn pilK. Tennakone: "A mirage from at laser", Am. J. Phys. 51, 270 (1983).
grøn pilG. Spagna: "Laser beam deflection by thermal gradient", Am. J. Phys. 51, 475 (1983). (Lys afbøjes ved at sende det hen over en plade kølet med flydende kvælstof.)
grøn pilP.R. Barker, P.R.M. Crofts and M. Gal: "A superior 'superior' mirage", Am. J. Phys. 57, 953 (1989). (Fatamorgana lavet ved at sende laserlys gennem vandtank, der udsættes for opvarmning.)
grøn pilC.L. Enloe, M.L. Brake and T.E. Repetti: "Laser deflection through a spark", Am. J. Phys. 58, 400 (1990).
grøn pilQuick Time film af laserlys, der sendes hen over kogeplade. Efter 14 sekunder fjernes kogepladen (1,44 MB).

PIRA DCS: 6A40.47 (Optik: Geometrisk optik) Hvad er PIRA DCS?

Opdateret: 03.04.2005