Deel 3: lichtbreking 1

Cursus pag 167 2

 A: Neem een doorschijnend glas met en zonder water en doe er een potlood in  B: Leg een dikke glasplaat op een boek Waarneming  A)Het lijkt alsof er een “knik “ zit in het potlood  B) Het lijkt alsof de letters verschoven zijn Al die verschijnselen zijn het gevolg van lichtbreking 3

Proef Lichtbreking Proef Lichtbreking De lichtbundel verplaatst zich rechtlijnig door de lucht. lucht lucht

De lichtbundel verplaatst zich rechtlijnig door het water. lucht water Proef Lichtbreking Proef Lichtbreking

Lucht, water en plexiglas noemt men optische middenstoffen optische middenstoffen. Lucht is een optisch ijle middenstof t.o.v. water en plexiglas. Water is een optisch ijle middenstof t.o.v. plexiglas en een optisch dichte middenstof t.o.v. lucht. De indeling in optische ijle en optische dichte middenstoffen hang af van de snelheid dat het licht heeft in de ene middenstof t.o.v. de snelheid in de andere middenstof. Proef Lichtbreking Proef Lichtbreking

De lichtbundel verandert van richting bij overgang van de ene naar een andere optische middenstof. lucht scheidingsvlak water Dit verschijnsel noemt men lichtbreking. Proef lichtbreking Proef lichtbreking

 Lichtstralen veranderen van richting bij overgang van de ene naar de ander optische middenstof.  Dit verschijnsel noemen we lichtbreking  Een lichtstraal die loodrecht invalt op het scheidingsoppervlak tussen 2 stoffen loopt echter ongebroken voort ! 8

? ? ? ?? lichtbron ? halfcirkelvormig plexiglas schijfje invallendestraal invalspunt gebroken straal normaal i ? invalshoek r ? brekingshoek Symbolen lichtbreking

N = normaal I^ = invalshoek R^ = brekingshoek i = invallende straal, r = gebroken straal 10

 In deze figuur is de brekingshoek KLEINER dan de invalshoek. ◦ Je spreekt dan van “breking naar de normaal toe”.  Bij overgang van water naar lucht is de brekingshoek GROTER dan de invalshoek ◦ Je spreekt dan van “ breking van de normaal weg”  Verloopt de breking naar de normaal toe dan zeg je dat de tweede middenstof optisch dichter is dan de eerste, verloopt de breking van de normaal weg dan is de tweede middenstof optisch ijler dan de eerste 11

12

scheidingsvlak gebrokenstraal lucht plexiglas invallendestraal N i t Wetten van de lichtbreking Wetten van de lichtbreking : « 1 »

Lichtstraal van lucht naar plexiglas 10° 6°45’ ir ? ?

Lichtstraal van lucht naar plexiglas 20°13°30’ ir 10° 6°45’ ? ? Wetten van de lichtbreking Wetten van de lichtbreking : « 1 »

Lichtstraal van lucht naar plexiglas ir 20°10°13°30’ 6°45’ 30° 20°? ? Wetten van de lichtbreking Wetten van de lichtbreking : « 1 »

Lichtstraal van lucht naar plexiglas ir 20°10°30° 13°30’ 6°45’ 20° 40°26° ? ? Wetten van de lichtbreking Wetten van de lichtbreking : « 1 »

Lichtstraal van lucht naar plexiglas ir 20°10°30° 40° 13°30’ 6°45’ 20° 26° ?? 50°31°30’ De lichtstraal gaat van een optisch IJLERE middenstof naar een optisch DICHTERE middenstof. i> r De lichtstraal breekt naar de normaal toe. Wetten van de lichtbreking Wetten van de lichtbreking : « 1 »

Lichtstraal van lucht naar plexiglas ir 0° 0° ? ? Wetten van de lichtbreking Wetten van de lichtbreking : « 2 »

Lichtstraal van lucht naar plexiglas ir 0° 0° i= r= 0° Een loodrecht invallende lichtstraal gaat rechtdoor. Lichtstraal van plexiglas naar lucht ir 0° 0° ? ? Wetten van de lichtbreking Wetten van de lichtbreking : « 2 »

Lichtstraal van plexiglas naar lucht 10° 15°30’ ir ? ? Wetten van de lichtbreking Wetten van de lichtbreking : « 3 »

Lichtstraal van plexiglas naar lucht 20°31°30’ ir 10°15°30’ ? ? Wetten van de lichtbreking Wetten van de lichtbreking : « 3 »

Lichtstraal van plexiglas naar lucht ir 20°10°31°30’15°30’30° 48°30’? ? Wetten van de lichtbreking Wetten van de lichtbreking : « 3 »

Lichtstraal van plexiglas naar lucht ir 20°10°30° 31°30’15°30’48°30’ 40°74°30’ ? ? Wetten van de lichtbreking Wetten van de lichtbreking : « 3 »

Lichtstraal van plexiglas naar lucht ir 20°10°30° 40° 31°30’15°30’48°30’ 74°30’ ?? 41°30’90° De lichtstraal gaat van een optisch dichte middenstof naar een optisch ijlere middenstof. i< r De lichtstraal breekt van de normaal weg. Wetten van de lichtbreking Wetten van de lichtbreking : « 3 »

 De invallende straal, de gebroken straal en de normaal liggen in eenzelfde vlak(ken )  Bij overgang van een optisch ijlere naar een optisch dichtere stof breekt een schuin invallende lichtstraal naar de normaal toe ◦ De invalshoek is groter dan de brekingshoek. (^i>^r)  Bij overgang van een optisch dichte naar een optisch ijlere stof breekt een schuin invallende lichtstraal van de normaal weg. ◦ De invalshoek is kleiner dan de brekingshoek. (^i < ^r)  Een loodrecht invallende lichtstraal gaat rechtdoor  De grootte van de brekingshoek is afhankelijk van de grootte van de invalshoek en van de aard van de middenstoffen. 26

 Lichtbreking is het verschijnsel waarbij de lichtstralen van richting veranderen bij overgang van de ene naar een andere optische middenstof.  De brekingshoek ( ^r ) is de hoek gevormd tussen de normaal en de gebroken straal.  De invallende straal, de gebroken straal en de normaal liggen in eenzelfde vlak, loodrecht op het scheidingsoppervlak. 27

 Bij overgang van een optisch ijlere naar een optisch dichtere stof is er een breking naar de normaal toe ◦ De invalshoek is groter dan de brekingshoek (^i>^r) ◦ Bij overgang van een optisch dichte naar een optisch ijlere stof is er een breking van de normaal weg ◦ De invalshoek is kleiner dan de brekingshoek. (^i < ^r)  Een loodrecht invallende lichtstraal gaat rechtdoor  De stralengang is omkeerbaar.  De grootte van de brekingshoek is afhankelijk van de grootte van de invalshoek en van de aard van de middenstoffen. 28

Cursus pag

Hoe komt het dat we een vis hoger zien dan waar hij werkelijk zit?  We zien het voorwerp altijd in het verlengde van de straal die invalt op het netvlies : “ schijnbare verhoging van de vis”  Lichtstralen afkomstig van een voorwerpspunt onder water schijnen te komen uit een virtueel beeld dat hoger ligt dan het voorwerpspunt 30

V B Verklaring schijnbare verhoging (schematisch)

B V i < r i i r r Schijnbare verhoging water lucht

 De dichtheid van de lucht vermindert met de hoogte, daardoor ondergaat een lichtstraal die de dampkring binnendringt een reeks brekingen.  Als gevolg van de breking zie je de zon hoger staan dan het zich in werkelijkheid bevindt 33

Cursus pag

De totale terugkaatsing Lichtstraal van plexiglas naar lucht ir 41°30’ 90° ? ? Is r= 90° in een optisch ijlere middenstof dan noemt men de overeenkomende invalshoek i de grenshoek grenshoek g. Voor plexiglas is de grenshoek g= 41°30’.

Lichtstraal van plexiglas naar lucht ir 41°30’ = g 90° ?? ir 42° 42° Het verschijnsel waarbij de lichtstraal niet breekt maar wordt teruggekaatst noemt men totale terugkaatsing. i > g geen breking r wordt t De totale terugkaatsing

Lichtstraal van plexiglas naar lucht ir 41°30’ 90° it 42°42° 50° 50° ?? Totale terugkaatsing doet zich voor als: het licht in een optisch dichtere middenstof vertrekt; i> g.g.g.g. De totale terugkaatsing

 Het verschijnsel waarbij geen enkel lichtstraal breekt, maar alle lichtstralen teruggekaatst worden noemt men totale terugkaatsing  De grenshoek g is de invalshoek in een optisch dichtere middenstof waarbij de brekingshoek 90° is  Totale terugkaatsing doet zich voor als ◦ Het licht in een optisch dichtere middenstof vertrekt ◦ De invalshoek groter is dan de grenshoek 39