Bereken in welke richting de straal verder gaat teken de gebroken straal. Zie de figuur.

Transcriptie

1 Breking 1 Een lichtstraal kmt vanuit alchl, n = 1,362, nder een hek van 45 bij de vergang alchl-lucht. Bereken in welke richting de straal verder gaat teken de gebrken straal. Zie de figuur. en 2 BLOK PERSPEX Twee evenwijdige stralen vallen p een blk transparante kunststf. Van beide is getekend p welke wijze ze breken. A B Behalve terugkaatsen blijken beide stralen k het blk weer te verlaten als ze aan de ppervlakte kunstf-lucht kmen. Bepaal de brekingsindex. Leid van beide stralen af he ze het blk verlaten en teken die uittredende stralen. Alternatief: Tekening breking06.bmp heeft slechts één gebrken straal. A B Teken bij een van de gebrken stralen de nrmaal en meet de hek van inval en breking p. Dat levert resp. 50 en 40, zdat i n sin sin r sin50 sin 1191, 40 Dus n = 1,2. De straal die p het ndervlak kmt, heeft daar een invalhek van 40 en zal p basis van mkeerbaarheid van lichtstralen uittreden met een hek van 50 en dus evenwijdig zijn aan de rsprnkelijke traal. Alleen een beetje verschven. De andere straal heeft echter een invalshek van 50 vanuit de kunststf. Daarvr geldt: 1 sin50 1 r 66 sinr n sin r 1191, BREKING Een gele lichtstraal treft vanuit lucht een vlak stuk glas met een invalshek van 60. Teken die situatie en teken k he de straal verder gaat na de daarte vereiste berekening gemaakt te hebben. De getekende heken wrden dr mij nagemeten! 3 Breking Op het grensvlak van lucht en een drzichtige vaste stf vallen twee lichtstralen. Van een van de stralen is getekend he deze breekt. A Bepaal de brekingsindex. B Teken het verdere verlp van de andere lichtstraal in de juiste richting.

2 BREKING Getekend is een stuk perspex met daarin een straal licht. We zijn geïnteresseerd in het verlp van een lichtstraal lucht-perspex-lucht. De brekingsindex van perspex is 1,49. Teken het mgelijke verlp van de getekende straal. De brekingsindex n = 1,49 de grenshek g = 42. De getekende straal is dus zjuist ttaal teruggekaatst. De straal verlaat het perspex met een invalshek van 38 en dus sin 38 1 r 67 sinr sin r 1, 49

3 BREKING Getekend is een stuk perspex met daarin een straal geel licht. Teken he deze straal het perspex verlaat. 4 Knikker Een lichtstraal valt p een glazen knikker, n = 1,5, zals getekend. De lichtstraal breekt. Als de straal weer bij de vergang glas-lucht kmt, zal net als bij de regenbg een gedeelte reflecteren, maar k treedt een deel van de straal weer uit. Teken het verlp van dat deel van de straal. Bepaal daarte eerst de hek van breking. Trek eerst de nrmaal, waar de lichtstraal p de knikker kmt. Meet de invalshek p: 29. Pas de brekingswet van Snellius te. sin i sin n 29 15, sin r r = sinr 19. Tensltte teken je de straal met een brekingshek van 19 en bedenk je dat de invalshek bij het uittreden k 19 met zijn en dus de uittredende straal een hek van 29 maakt met de nrmaal ter plaatse. De stralengang is symmetisch. 5 Zeskant Een straal kmt tegen een blk perspex in punt A en gaat verder zals getekend. n perspex = 1,49. Bepaal uit welke richting de straal in A aankmt en teken die straal. Uitwerking n sin r sin 20 1, 49 i 31

4 7 REGENDRUPPEL Twee lichtstralen vallen symmetrisch t..v. het middelpunt p een blvrmige waterdruppel, zals in figuur 1 is te zien. De brekingsindex van water is 1,33. De stralen breken en kmen dan bij de vergang water-lucht. Bij dat ppervlak kaatst een gedeelte terug, maar de rest breekt pnieuw en kmt weer in de lucht. Over die rest gaat deze pgave. Teken het verlp van deze twee luchtstralen vr het traject lucht-water-lucht. Meet daarvr eerst de hek van inval p en ver de ndzakelijke berekening uit. 8 Kunststf Een lichtstraal breekt bij het passeren van het ppervlak tussen lucht en kunststf, zals getekend. Je mag zelf de richting aangeven. Bepaal de brekingsindex van de kunststf. i n sin sin r sin37 sin 1, i = 37 Lucht Kunststf r = 29

5 9 REGENDRUPPEL De brekingsindex van water vr rd licht is 1,330. Een straal rd licht valt (a) p een druppel, breekt (b), spiegelt (c) en treedt (d) weer uit zals in figuur 2 is geschetst. Figuur 2 is niet p schaal. In figuur 3 p het antwrdblad is het gedeelte c van de rde lichtstraal in een regendruppel getekend. Figuur 3 is wel p schaal. Teken in figuur 3 het verlp van het gehele traject a-b-c-d. Ver de daarte vereiste berekeningen en cnstructies uit. Anwrdblad: Je kunt met een passer nagaan dat het kruisje het middelpunt van de cirkel is, die de regendruppel vrstelt. De lijnen van het midden naar de cirkel staan daar ldrecht p en zijn dus te gebruiken als nrmaal. Het stuk straal b vind je dr spiegelen in die nrmaal. De heken met de nrmaal zijn 43. Straal a kmt met een hek i tegen de druppel en krijgt als brekingshek 43. De brekingswet van Snellius: n 1, 330 i 65 sinr sin 43 Je kunt nu straal a, maar k straal d tekenen dank zij de symmetrie in de cirkel.

6 BREKING Een lichtstraal valt met een invalshek van 30 p een stuk drzichtig materiaal met een brekingsindex van 2,0. Bereken de hek van breking en maak er een tekening bij met de juiste heken. GELE STRAAL Een gele lichtstraal gaat van glas naar water. De invalshek bij het grensppervlak is 30. Bereken de brekingshek en teken de situatie. Antw: 35 KLEURSCHEIDING Een smalle evenwijdige bundel wit licht valt ldrecht p een prisma. De grene straal, die uit het prisma treedt, scheert juist langs het uittreevlak. a. Bereken de brekingsindex van het prisma-materiaal vr gren licht. De brekingsindex hangt af van de kleur licht en neemt te in de vlgrde rd, geel, gren, blauw, vilet. Het derde zijvlak van het prisma is met een stf bekleed, die licht absrbeert. b. Schets de lp van het rde, gele, blauwe en vilette licht bij A. BREKINGSINDEX Van een straal is getekend he die aan het ppervlak breekt. Bepaal brekingsindex. de Trek de nrmaal. De invalshek blijkt 25 en de brekingshek 12. sin 25 n 2, 0 sin r sin12.

7 AQUARIUM Bven een bak water valt een gele lichtstraal p een spiegel, die die lichtstraal het water in kaatst. De afmetingen kun je uit de bijgaande tekening aflezen. Bereken waar de lichtstraal p de bdem van de waterbak kmt. Geef die plaats aan. De hek van inval p de spiegel is 30. Onder die hek kaatst de straal k terug. De hek van inval p het waterppervlak is daardr weer 30, zie tekening. Nu breking. Er vlgt uit de brekingswet r = 22. We kennen nu de heken; nu ng de afstanden. Daarvr hebben we de tangens ndig in de twee te tekenen rechthekige drieheken. Bven water levert dat p: d = 1,15 cm. In het water x = 0,81 cm.. De ttale afstand, hrizntaal gemeten, vanaf het trefpunt p de spiegel is 1,15 + 0,81 = 1,96 = 2,0 cm.

8 ZWEMBAD Een videcamera is i.v.m. zwemwedstrijden p de bdem van zwembad geplaatst. De lens is 2,00 m nder het waterppervlak. Het waterppervlak lijkt wel een spiegel, p een cirkel na, recht bven de mhg gerichte camera. Bereken de diameter van deze cirkel. Maak duidelijk wat je uitrekent aan de hand van een tekening. AQUARIUM MET VIS In de figuur is een aquariumbak getekend in bvenaanzicht. Vissen kan ik niet z ged tekenen; vandaar dat ik een pijl getekend heb en die stelt de vis vr. Ok kijkt iemand van pzij tegen een hek van de bak aan. Deze ziet twee vissen. a. Maak dr een paar stralen in het bvenaanzicht te tekenen duidelijk waarm die persn twee vissen ziet. b. Geef in het bvenaanzicht dr middel van twee pijltjes aan waar de visjes gezien wrden. UITWERKING:

9 LENS-BASIS De in de figuur getekende lichtstraal blijkt enigszins verschven, maar evenwijdig aan de rsprnkelijke straal, uit het drzichtige materiaal te kmen. Bepaal de brekingsindex van het materiaal. Wellicht kmt de getekende raaklijn je van pas. Daar er sprake is van verschuiving, meten de raaklijnen evenwijdig zijn geweest. Dan is het verlp van de lichtstraal te tekenen en de heken van inval en breking te meten. Tensltte levert sin 24 n 2, 6 sin r sin 9

10 Spiegel met gkleppen Balletzalen hebben een gehele wand die spiegelt. Ik sta 1,00 m vr die wand, maar ben bijziende. Mijn nabijheidsafstand is 15 cm; mijn vertepunt ligt p 2,2 m. We bestuderen alleen het hrizntale vlak p de hgte van mijn linkerg; we kijken dus niet mhg f mlaag. Leid af waar een vrwerp zich met bevinden in het 'geruite gebied', als het dr mij scherp gezien met kunnen wrden terwijl ik in de richting van de spiegel kijk tussen twee gkleppen dr. Arceer dat gebied in figuur 3. Het vrwerp met verder weg staan dan nabijheidspunt. Dus buiten kleine cirkel. Met 'binnen' het gebied van de gkleppen staan dubbelgearceerd gebied. Als terugkaatsing een rl speelt, kunnen we net den alsf we kijken met g'. Dan geldt dat het vrwerp dichterbij met staan dan 2,2 m enkelgearceerd gebied binnen grte cirkel.

11 MANDIBAK HUBERT BIEZEVELD, SG West-Friesland, Hrn Willebrrd Cepat di bak mandi * Ondanks mijn jetlag werd ik in Indnesië meteen getrffen dr een verschijnsel de zgenaamde mandibak (de bak waar je niet zelf in gaat, maar waaruit je heerlijk kud water ver je warme lijf plenst). In de dagen erna maakte ik deze ft en stuurde die als vakantiekaart aan enkele natuurkundigen met de uitdaging ermee de brekingsindex van water te bepalen. Gegeven was dat het water vier tegels diep stnd en dat alle tegels identiek zijn. Bvendien mesten kleine afwijkingen van het waterpas van de tegels verwaarlsd wrden. Welke waarde vindt u? * Willebrrd Snellius in de mandibak GLAS-WATER We willen berekenen he een lichtstraal breekt die uit het glas kmt waar een laagje water p staat. We hebben niet besprken he een lichtstraal breekt van water naar glas f mgekeerd. We stellen ns als hulpmiddel vr dat er een dunne evenwijdige 'plaat lucht' tussen zit. a. Leg uit waarm evenwijdig. b. Bereken de hek van de lichtstraal in het water. Geef in de tekening aan welke hek je bedelt. De hek in het glas met de lange zijde is 110. c. Bereken de grenshek tussen glas en water.

12 PERSPEX BLOK Op een rechthekig blk perspex valt aan de zijkant een straal in met een invalshek van 30. De brekingsindex van perspex is 1,49. Teken die straal vóór en na breking. Bereken daarte eerst de hek van breking sin i sin r sin 30 n sin r 1,49 r 19,6 BREKING Op een blk perspex valt een blauwe lichtstraal in zals in de tekening. De brekingsindex van perspex vr blauw licht is 1,50. Meet de invalshek, bereken én teken de lichtstraal in het blk na breking. Het is niet de bedeling dat je de lichtstraal ngmaals laat breken f terugkaatsen. sin 72 n sin r sin r 1,50 r 39

13