Lägg till som läxa
Lägg till som stjärnmärkt
Frågor hjälpmarkerade!
Alla markeringar försvinner.
KURSER /
Fysik 2
/ Elektromagnetisk vågrörelse och Ljus
Brytning av ljus
I den här lektionen ska vi fortsätta arbeta med ljus och då även fortsätta behandla ljuset inom den s.k. strålmodellen, dvs. att ljuset färdas från ljuskällan i räta linjer tills det träffar på och interagerar med materia. Det är därför bra om du har gått igenom föregående lektion:
Strålmodellen för ljus – Reflektion av ljus.
Vi ska särskilt titta på fenomenet brytning av ljus och det inträffar då ljus passerar en gränsyta mellan två olika medium. Det finns många likheter mellan brytning av mekaniska vågor och ljusets brytning och jag kan rekommendera att titta igenom även den lektionen innan du tar itu med den här: Reflektion och brytning av mekaniska vågor.
Brytning av ljus
Det visar sig att då ljus går från ett medium till ett annat (med andra egenskaper) så beter det sig på ett likartat sätt som då mekaniska vågor bryts, dvs. de ändrar riktning. Det beror på att ljusets hastighet är olika i olika medium.
Några vardagsexempel på detta är ett sugrör i ett glas med vatten. Tittar man ned på sugröret ovanifrån så ser det ut som att det är böjt. Detta beror på att hjärnan tolkar allt ljus som att det har färdats rätlinjigt från källan till ögat och då ljuset bryts vid ytan så ser de punkter på sugröret som är under ytan ut att vara närmare ytan än vad de egentligen är.
 |
 |
Andra gånger detta fenomen kan märkas är om du paddlar och åran ser knäckt ut eller om du är på badhuset och ska dyka och hämta något på botten. Föremålet ligger inte riktigt där man tror.
I lektionen om mekaniska vågor jämförde vi med vad som händer om man kör en lådbil på asfalt för att sedan köra ut på en gräsmatta. Bilen går långsammare på gräset vilket gör att när det främre hjulparet når gräset så ändras bilens riktning och böjs av mot normalen. Och tvärtom då bilen byter det långsammare underlaget gräs mot den snabbare asfalten. Riktningen bryts från normalen.
Något liknande kan sägas gälla för ljus. När man i vardagsspråket pratar om ”ljusets hastighet” menar man oftast ljusets hastighet i vakuum men det visar sig att ljuset har olika hastighet i olika medier och då ljus går från ett medium där det kan färdas med högre hastighet till ett medium där det har lägre hastighet så bryts ljuset mot normalen (och tvärtom!)
Brytningsindex
Ett material där ljuset har lättare att ta sig fram kallas optiskt tunt medan ett material där ljuset har svårare att ta sig fram kallas för optiskt tätt.
För att få ett mått på hur lätt ljuset tar sig fram i ett material, dvs. ett mått på den optiska tätheten, så har man infört ett ”brytningsindex”, $n$n, för olika ämnen. Brytningsindex är definierat som kvoten mellan ljusets hastighet i vakuum och ljusets hastighet i materialet.
För luft så är brytningsindex ganska nära det för rent vakuum och i gymnasiefysiken brukar vi använda $n_{luft}\approx1,00$nluƒ t≈1,00 när vi räknar. Ljuset hastighet i vatten är lägre och därmed är brytningsindex för vatten högre, $n\approx1,33$n≈1,33. För glas ligger brytningsindex mellan $1,40-1,60$1,40−1,60.
Brytningsindex $n$n
$n=\frac{c}{v}$n=cv
där,
$c=ljusets\text{ }hastighet\text{ }i\text{ }vakuum=299792458\text{ }\frac{m}{s}\approx3,0\cdot10^8\text{ }\frac{m}{s}$c=ljusets hastighet i vakuum=299792458 ms ≈3,0·108 ms
$v=ljusets\text{ }hastighet\text{ }i\text{ }mediet$v=ljusets hastighet i mediet
Brytningslagen för ljus (Snell’s lag)
I videon går vi igenom hur vi kan ta fram ett samband mellan brytningsindex för de båda medierna samt infalls- och brytningsvinkel som kallas för Snell’s lag.
Snells’s lag (Brytningslagen för ljus)
Då en ljusstråle passerar en gränsyta mellan två medier med olika brytningsindex $n_1$n1 och $n_2$n2 och där infallsvinkeln betecknas $i$i och brytningsvinkeln betecknas $b$b får vi följande samband:
$n_1\sin i=n_2\sin b$n1sini=n2sinb
Tumregel:
En ljusstråle som går från ett optiskt tunnare medium till ett optiskt tätare medium bryts mot normalen.
En ljusstråle som går från ett optiskt tätare medium till ett optiskt tunnare bryts från normalen.
Exempel
Ljus går från vatten med brytningsindex $1,33$1,33 till något slags glas. Infallsvinkeln är $40,2^{\circ}$40,2∘ och brytningsvinkeln $33,6^{\circ}$33,6∘. Beräkna glasets brytningsindex.
Lösning
Vi ställer upp Snell’s lag.
$n_1\sin i=n_2\sin b$n1sini=n2sinb
Det vi söker är $n_2$n2 så vi löser ut det ur sambandet och sätter in värden:
$n_2=n_1\cdot\frac{\sin i}{\sin b}=1,33\cdot\frac{\sin40,2^{\circ}}{\sin33,6^{\circ}}\approx1,55$n2=n1·sinisinb =1,33·sin40,2∘sin33,6∘ ≈1,55
Svar
Brytningsindex för glaset är ca $1,55$1,55.
Kommentarer
██████████████████████████
████████████████████████████████████████████████████
e-uppgifter (4)
-
1. Premium
Då en ljusstråle går från ett optiskt tunnare medium till ett optiskt tätare medium så bryts strålen…
Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Rättar... -
2. Premium
Ljus går från vatten med brytningsindex $1,33$1,33 till något slags glas. Infallsvinkeln är $37,6^{\circ}$37,6∘ och brytningsvinkeln är $32,3^{\circ}$32,3∘. Beräkna glasets brytningsindex.
Svar:Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Rättar...3. Premium
Ljus går från en vätska till luft. Infallsvinkeln är $46,1^{\circ}$46,1∘ och brytningsvinkeln är $68,3^{\circ}$68,3∘. Beräkna vätskans brytningsindex.
Svar:Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Rättar...Din skolas prenumeration har gått ut!Din skolas prenumeration har gått ut!4. Premium
En ljusstråle passerar en gränsyta mellan medierna luft och vatten. Om ljuset går från luften till vattnet och brytningsvinkeln är $45,2^{\circ}$45,2∘, vad är infallsvinkeln?
Svar:Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Rättar...c-uppgifter (1)
-
5. Premium
Ett liksidigt prisma av glas omgivet av luft. Glasets brytningsindex är 1,52. En ljusstråle träffar prismats ena sida med vinkeln $i_1=47,7^{\circ}$i1=47,7∘, färdas igenom prismat och träffar den andra sidan enligt figuren. Beräkna vinkeln $b_2$b2.
Svar:Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Rättar... -
Din skolas prenumeration har gått ut!Din skolas prenumeration har gått ut! -
Det finns inga befintliga prov.
-
{[{ test.title }]}
●
Lektion
Kategori
ID
Test i 7 dagar för 9 kr.
Det finns många olika varianter av Lorem Ipsum, men majoriteten av dessa har ändrats på någotvis. Antingen med inslag av humor, eller med inlägg av ord som knappast ser trovärdiga ut.
Logga in
viaAll svar raderas. Detta går inte att ångra detta.
Endast Premium-användare kan kommentera.