Syfte:
Vårt syfte med denna laboration är att undersöka hur ljusets bryts från att ha färdats i luft
till ett mer optiskt tätare material: genomskinlig plast.
Hypotes:
Enligt fakta baserat på vad jag har läst kommer ljuset som färdas genom ett material tätare
än vad det färdades genom innan att brytas mot normalen. Fotonerna kommer att
bromsas ner.
Material:
En optisk bänk
En spalt hållare
Tre muffar
En spalt
En konvex lins (10+)
En optiklampa
En spänningskub
En bildskärm
Ett pappersark
En trekantig prisma och en prisma formad som en halvcirkel
Utförande:
Vi började med att sätta upp allt som vi skulle sätta upp på optikbänken:
Vi hade optiklampan ”längs bak” och sedan spände vi fast en muff med en konvex lins
därpå. Efter linsen spände vi fast en spalthållare efter med den andra muffen. Vi lade i
spalten i spalthållaren.
När vi gjort det spände vi fast en bild skärm med den sista muffen efter och lade på ett
blankt pappers ark där på.
Uppställning borde ungefär se ut såhär (lägg märke till att bildskärmen och
spänningskuben inte är med på bilden:
Nu när uppställningen är klar kopplade vi in
optiklampan till spänningskuben och sedan
spänningskuben till ett eluttag och sedan
undersökte vi hur hur ljusets bröts i olika
prismor genom att lägga olika prismor på
bildskärmen i olika vinklar i förhållande till ljus
strålarna som passerat spalten och träffat
bildskärmen.
Spalt
Lins
Optiklampa
Resultat: -Ljus strålarna som ni ser på bilderna kommer uppifrån. (förutom på fig. 5)
Ljuset bröts mot normalen om den träffade halvcirkeln på dess raka sida men bröts dock
inte när den gick tillbaks till luften genom den runda delen av halvcirkeln. (fig. 1a)
Figur 1a
Figur 2a
Figur 3a
Det gav ett ”motsatt” resultat om ljusets bryts genom den runda delen först och sedan
genom den raka delen: Den bröts inte genom den runda delen men bröts sedan från
normalen när den träffade den platta sidan av halvcirkeln. (fig. 2a)
Om man lät bryta ljuset genom en ”triangel prisma” på det sättet som vi gjorde på figur 3a
totalreflekterades ljuset en gång men om vi lät bryta
ljuset på det sättet som vi gjorde på figur 4a
totalreflekterades ljuset två gånger och åkte tillbaka i
samma riktning som den kom från.
Figur 5a
Ljus som bryts åt var sitt håll. (fig 5a)
Figur 4a
Le
Slutsats:
När ljus (fotoner) går ifrån ett mindre optisk tätare material till ett mer optisk tätare material
saktas ljus ner och bryter sig mot sin relativa normal (en ”osynlig” linje som är rät med ytan
som nyss träffats av ljus). När det motsatta sker (att ljus övergår från ett optisk tätare material
till ett mindre tätare) blir konsekvenserna motsatta de samma med: ljuset bryts från normalen.
Men varför totalreflekteras ljus ibland om infallsvinkeln
blir för stor istället för att brytas från normalen när det över
går till ett tunnare material? Om ljuset som åker ut från ett
tjockare material har en sådan stor vinkel i förhållande till
normalen så att den blir större en sin gränsvinkel (Om man
skulle föreställa sig att en ljusstråle och en plan yta är två
axlar är gränsvinkel den vinkeln som bildas när ljusstrålen
bryts från normalen på det sättet att den åker parallelt med
ytan (fig. 1b)) reflekteras ljustrålarna tillbaka! (fig 2b)
Ljuset åkte rakt igenom bådadera av halvcirklarnas runda
delar utan att brytas eftersom att en svår sanning att svälja
inom naturens lagar är att en rund yta har ett oändligt antal
vinklar. Detta leder till att om man skulle dra ett streck från
t.ex. en punkt från en cirkels periferi skulle den linjen vara
vinkel rät till ytan! Om en ljusstråle åker in i ett runt prisma
kommer den alltid vara vinkel rät till ytan (normalen) och
den kan inte brytas närmare normalen om den är i
normalen eller hur? (se fig. 3b)
Ljuset bröts i figur 5a på det sättet det gjorde eftersom att
den kom på en kant. Strålen delades i två strålar som fick
var sin normal.
Gränsvinkel
Fig. 1b
Fig. 2b
Dubbel totalreflektion
Fig. 3b
