Ljusets brytning i vattnet

Uppgift 1: "Ljustra fisk i skålen".

Frågeställning: Vad händer när man försöker sikta en pinne ner mot en nyckel i vatten? Hur ser det ut?

Hypotes: Jag tror inte att man kan sikta från sidan, för att allt blir större och ljuset bryts och reflekteras på ett annat sätt. Ögat luras.

Material:
• Genomskinlig låda
• Blompinne
• Nyckel

Metod: Lägg nyckeln på lådans botten och fyll lådan tills den är nästan full. Stöd blompinnen mot lådans kant och sikta på nyckeln. Håll noga koll på siktet så att det inte ändras medan du sänker ner pinnen mot nyckeln.

Resultat: Man missar nyckeln genom att sikta för långt fram. Från olika vinklar ser det ut som följande:

Slutsats: När man skjuter ner pinnen på nyckeln så missar man det genom att automatiskt ha siktat för långt fram - och detta beror på att ljuset går rakt fram, men färdas i varierande hastighet beroende på media. Ljusets hastighet avgörs av densitet (högre densitet = långsammare ljus), och när ljuset byter från ett medium till ett annat så kan det ändra riktning. Ljuset rör sig väldigt snabbt genom luft, men långsammare i glas eller vatten.

När ljusstrålen kommer in snett i vattnet så bromsas den ena sidan före den andra och ljuset bryts mot normalen.Två sidor med olika hastigheter resulterar i en sväng. Ljusstrålen byter alltså riktning när den går från luft till vatten, och vice versa. När hela ljusstrålen sedan är i vattnet så slutar den svänga och fortsätter i sin nya riktning. Allt detta har alltså gjort att vinkeln på brytningen (brytningsvinkeln) är mindre än infallsvinkeln. På grund av detta så uppfattas nyckelns position som annorlunda när vi ser den i vattnet från vad den egentligen är.

Går en ljusstråle från vatten till luft så bryts ljuset från normalen och brytningsvinkeln blir större än infallsvinkeln.

I och med denna regel för ljusets brytning i vatten så kan man alltså sikta helt utmärkt på myntet om man gör det uppifrån. Då träffar hela ljusstrålen det andra mediet samtidigt, så infallsvinkeln och brytningsvinkeln blir båda 90°.