natuurkunde
Breking en terugkaatsing (1)
Deze applet simuleert de breking en terugkaatsing van licht op het grensvlak van twee doorzichtige stoffen.
Breking en/of terugkaatsing
Licht wordt op het grensvlak van twee heldere, doorzichtige voorwerpen meestal deels doorgelaten en deels terug-gekaatst. Denk bijvoorbeeld aan het grensvlak tussen een vensterruit en de lucht: je kunt door de ruit heen kijken (doorlating) en je tegelijk ook in de ruit spiegelen (terug-
kaatsing).
Het doorgelaten licht wordt bijna altijd van richting veranderd. Je noemt dat breking. Alleen bij loodrechte inval gebeurt dat niet.
Drie mogelijkheden. Brekingsindex
Wat er precies gebeurt hangt af van de stoffen waaruit de twee voorwerpen bestaan.- Deels doorlating met breking naar de normaal toe en deels terugkaatsing.
- Deels doorlating met breking van de normaal af en deels terugkaatsing.
- Geen doorlating, totale terugkaatsing.
Elke doorzichtige stof heeft zijn eigen brekingsindex. Dat is een getal dat aangeeft hoe sterk de stof het licht breekt. Hoe groter de brekingsindex, hoe sterker de breking.
De applet
Met deze applet kun je breking en terugkaatsing van licht bestuderen.Kies eerst 'Intro'.
- Met de rode knop zet je de laser linksboven aan. Dan valt er een lichtstraal schuin op het grensvlak van twee doorzichtige stoffen.
- Standaard is de bovenste stof lucht, de onderste water. Met de dialoogboxjes rechts kun je andere stoffen kiezen, dus andere brekingsindices.
- De invalshoek vergroot/verklein je door de laser te verslepen.
- De invals- en brekingshoek kun je meten met de gradenboog (protractor).
- Links boven de laser kies je voor een lichtstraal (ray) of een lichtgolf (wave).
- Er is ook een intensiteitsmeter.
Breking vanuit lucht naar een andere stof
- Kies voor de bovenste stof lucht en voor de onderste stof bijvoorbeeld water.
- Ga voor minstens drie verschillende invalshoeken na dat geldt:
Breking vanuit een andere stof naar lucht
- Kies voor de bovenste stof bijvoorbeeld glas en voor de onderste stof lucht.
- Ga voor minstens drie verschillende invalshoeken na dat geldt:
- Ga voor twee stoffen, bijvoorbeeld water en glas, na dat je totale terugkaatsing krijgt als
i > g, waarin g de zogeheten grenshoek is, die je berekent met:
Kies dan 'Prisms'.
- Zet de laser aan en sleep een prisma in de laserbundel. Met het gewichtje rechtsonder kun je het prisma draaien.
- Kies rechts voor wit licht in een donkere omgeving. Constateer dat er dispersie optreedt: niet alle kleuren worden even sterk gebroken. Violet het sterkst, rood het zwakst.
- Zet het prisma terug en neem een bolle lens. Kies rechts voor 5 parallelle laserstralen en bestudeer de lenswerking.
Onderaan kies je de brekingsindex van het lensmateriaal.
Met een gradenboog kun je de brandpuntsafstand meten en de lenssterkte berekenen. - Zet de bolle lens terug en bestudeer de werking van een holle lens.
Onder 'More Tools' krijg je opnieuw de intro-situatie, maar dan met meer mogelijkheden.
Je kunt bijvoorbeeld in elke doorzichtige stof de lichtsnelheid meten. Ga na dat geldt:
