Inngangur

Yfirlit kafla

• 21.1 Planck og skammtaeðli ljóss
• 21.2 Einstein og ljósröfun
• 21.3 Tvíeðli ljóss

Inngangur

Stuðningur við kennara

• Ræðið við nemendur um hvaða eiginleikar Lísu í Undralandi voru óvenjulegir miðað við það líf sem Lísa þekkti venjulega. Veltið því upp hvort einhver innri rökvísi hafi samt verið til staðar í Undralandi. Þessar umræður ættu að búa nemendur undir að sjá fyrir hið furðulega eðli skammtafræðinnar og einnig að leita að undirliggjandi byggingu hennar.
• Biðjið nemendur að rifja upp hvaða hugtök eðlisfræðinnar þeir telja eðlileg. Leitið að stóru hugmyndunum: byggingu efnis, varðveislu skriðþunga og orku og þess háttar. Látið nemendur íhuga fyrri dæmi í náminu þar sem þessi hugtök hafa verið véfengd eða útvíkkuð. Áminning um afstæði þyngdarsviða gæti minnt þá á að einföld hugtök eru oft meira en þau virðast.

Við fyrstu sýn getur skammtaeðli ljóss virst undarlegt og torskiljanlegt. Ljós getur komið fram sem stakir orkuskammtar, massalausar agnir geta borið skriðþunga og grundvallaragnir geta hegðað sér eins og bylgjur. Þess vegna getur þessi hluti eðlisfræðinnar stundum minnt á eitthvað úr Lísu í Undralandi.

Fyrir marga er þessi grein eðlisfræðinnar jafn heillandi og sígild saga Lewis Carrolls. Þegar við rifjum upp verk frægra vísindamanna á borð við Einstein, Planck og Compton sjáum við hvernig skýr túlkun á smáum smáatriðum leiddi til nokkurra mikilvægustu uppgötvana síðustu 150 ára. Frá rafeindabyltingu tuttugustu aldar til framtíðarframfara í sólarorku og geimkönnun leiðir skammtaeðli ljóss okkur niður í forvitnilega kanínuholu þar sem leynast sumir af áhugaverðustu sannleikum samtímans.

Stuðningur við kennara

Áður en nemendur hefja þennan kafla væri gagnlegt að rifja upp eftirfarandi hugtök:

• Bylgjueðli ljóss — sérstaklega sambandið milli bylgjulengdar, tíðni og hraða.
• Rafsegulrófið (EM) — rifjið upp hvað aðgreinir útfjólublátt ljós frá sýnilegu ljósi og öðrum hlutum rafsegulrófsins. Rifjið upp hina ýmsu hluta rafsegulrófsins í röð eftir vaxandi tíðni.
• Endurkast og ísog ljóss þegar það nær nýjum skilum. Ekki þarf að ræða ljósbrot eða lögmál Snells, aðeins minna á að orkan verður annaðhvort endurkastuð eða hleypt í gegn.
• Varðveisla skriðþunga og orku í stórsæjum árekstri. Þetta nýtist þegar fjallað er um skriðþunga ljóseinda í Tvíeðli ljóss.
• Tvíraufartilraunin og önnur sönnunargögn fyrir því að ljós hegði sér eins og bylgja.