Lærervejledning

Opgaverne til denne udgave af Fysik i Perspektiv er temmelig omfattende. Det kan stærkt anbefales, at du selv prøver at regne opgaverne, før du slipper eleverne løs på dem, idet nogle er bedst egnede som hjemmeopgaver, hvorimod andre med fordel kan bruges til at regne på klassen.

Temaerne kan læses i 2.g på obligatorisk niveau, men nogle af opgaverne er direkte stilet til det høje niveau.

Vi har især bestræbt os på at fokusere på tre faglige problemfelter, som det er svært at finde behandlet i gængse fysikbøger på dansk:

1. Rødforskydningen er et resultat af universets udvidelse. Det er ikke korrekt at opfatte den som en Doppler-effekt, og altså heller ikke som en relativistisk Doppler-effekt. Dermed skal man også passe på med sammenhængen mellem rødforskydning, z og flugthastighed, v.
2. At tale om virkelig store afstande i kosmologisk forstand kræver valg af model for universets udvidelse og krumning samt en præcisering af, hvilken afstand der tales om. Hvis man ikke gør det, bliver det absurd at hævde, at en galakse er 10 milliarder lysår væk – også selv om det rent faktisk ofte forekommer i litteraturen.
3. Planck-kurver angives normalt som funktion af bølgelængden, og Wiens forskydningslov gælder her. I astronomien angives Planck-kurver derimod af og til som funktion af bølgetallet k (=1/l). Her gælder sammenhængen:

.

(Det er en god matematikopgave at eftervise dette med en grafisk lommeregner. Se f.eks. i Databogen side 254).

Opgaverne set i relation til temaerne:

Verden bliver større og større

Opgaverne 1-9. Her kan opgaverne 1-3 bruges som hjemmeopgaver til teksten. De resterende opgaver (4-9) egner sig nok bedst til at regne på klassen. Opgaverne kan sagtens løses af elever på obligatorisk niveau. Men vær omhyggelig med, at de nødvendige forudsætninger er behandlet inden.

At en naturkonstant faktisk ikke er konstant op gennem historisk tid, udgør en god fysikhistorisk pointe, som man også genfinder med andre naturkonstanter, f.eks. lysets hastighed og gravitationskonstanten.

Altings begyndelse

Opgaverne 10-13 (og 17). Disse opgaver egner sig bedst til at regne på klassen og som elevaktiviteter. De er velegnede på obligatorisk niveau, hvis man sørger for at sortlegemestråling er/bliver behandlet. Det er bl.a. her, dansk forskning er med. Man kan hente flotte billeder på internettet om baggrundsstrålingen fra COBE-satellitten. Se fysiks hjemmesider angående links.

Grundstoffer og mørkt stof

Opgaverne 14-19. Hovedparten af disse opgaver er beregnet til det høje niveau.

Lysbrydning som i et champagneglas

Her er der ingen opgaver, men prøv at lade eleverne udføre forsøget med et vinglas. Man kan hente flotte billeder af Einstein-ringe og -kors på nettet. Se også her de forskellige links på fysiks hjemmeside.

Endelig har vi fundet det vigtigt at medtage opgaverne 20-22 om „Kosmologiske afstande". Disse opgaver er beregnet til det høje niveau (med anvendelse af matematik fra højt niveau). Selv her vil de nok opfattes som temmelig svære, især fordi de kræver en del matematik. Men resultaerne er meget overraskende og gode at få kosmologisk forstand af.