Brekingswet

Leerdoelen

•Je kunt drie eigenschappen van licht benoemen.

•Je kunt uitleggen wat lichtbreking is en wanneer het optreedt.

•Je kunt uitleggen wat de normaal, de hoek van inval i, de hoek van reflectie ren de brekingsindex nis.

•Je kunt uitleggen wat de brekingswet is en je kan hiermee kan rekenen.

Licht en zijn eigenschappen

Licht is iets wat je dagelijks tegenkomt. Het zonnetje dat op je gezicht schijnt, de lichten in je kamer of de spotlights op een podium. Hier zijn drie belangrijke eigenschappen:

•Lichtstralen zijn rechte lijnen die we kunnen tekenen als pijlen.

•Lichtbundels bestaan uit meerdere lichtstralen naast elkaar.

•Zichtbaar licht bestaat uit verschillende kleuren die samen wit licht vormen, zoals je ziet in een regenboog.

Wat is lichtbreking?

Lichtbreking treedt op wanneer een lichtstraal van het ene medium (zoals lucht) in een ander medium (zoals water of glas) terechtkomt. Het licht verandert dan van richting.

Voorbeeld: Wanneer een lichtstraal schuin op een glasoppervlak valt, wordt die afgebogen. Dit is wat er gebeurt als je een rietje in een glas water ziet "breken" op het wateroppervlak.

Normaal, hoek van inval en hoek van breking

Om lichtbreking te begrijpen, moet je weten wat de normaal, de hoek van inval (i), en de hoek van breking (r) zijn.

•Normaal: Een hulplijn loodrecht op het oppervlak waar de lichtstraal het medium raakt.

•Hoek van inval (i): De hoek tussen de inkomende lichtstraal en de normaal.

•Hoek van breking (r): De hoek tussen de gebroken lichtstraal en de normaal.

Experimenteer met licht

Een bekend experiment toont hoe wit licht wordt gesplitst in de kleuren van de regenboog door een prisma. Hierdoor kun je de verschillende kleuren en hun eigenschappen zien, zoals golflengte.

De brekingswet en Snellius

De brekingswet legt uit hoeveel een lichtstraal van richting verandert tussen twee media. De wet stelt:

N_{1\rightarrow2}=\frac{\sin(i)}{\sin(r)}N_{1\rightarrow2}=\frac{\sin(i)}{\sin()}N_{1\rightarrow2}=\frac{\sin(i)}{\sin(R)}N_{1\rightarrow2}=\frac{\sin()}{\sin(R)}N_{1 \rightarrow 2} = \frac{\sin(I)}{\sin(R)} Waarbij:

•N de brekingsindex is (stofeigenschap).

•i de hoek van inval is.

•r de hoek van breking is.

Willebrord Snel van Roy, een Nederlandse wetenschapper, stelde deze wet op. Het wordt daarom ook wel de wet van Snellius genoemd.

Hoe berekenen je lichtbreking?

Stel we willen de hoek van breking bepalen als licht van lucht naar water gaat. We gebruikten de brekingsindex (N) van 1,333 voor geel licht.

Voorbeeld: Als de hoek van inval 53 graden is, moeten we de hoek van breking ( R ) vinden:

\sin(r)=\frac{\sin(53^\circ)}{1,333}\sin()=\frac{\sin(53^\circ)}{1,333}\sin(R) = \frac{\sin(53^\circ)}{1,333}

r=\sin^{-1}\left(\frac{\sin\left(53^{\circ}\right)}{1{,}333}\right)=\sin^{-1}\left(\frac{\sin\left(53^{\circ}\right)}{1{,}333}\right)R=\sin^{-1}\left(\frac{\sin\left(53^{\circ}\right)}{1{,}333}\right)R=\sin^{-1}\left(\frac{\sin\left(53^{}\right)}{1{,}333}\right)R=\sin^{-1}\left(\frac{\sin\left(53^{}\right)}{1{,}333}\right)R=\sin^{-1}\left(\frac{\sin\left(53^{}\right)}{1{,}333}\right)R=\sin^{-1}\left(\frac{\sin\left(53^{}\right)}{1{,}333}\right)R=\sin^{-1}\left(\frac{\sin\left(53^{}\right)}{1{,}333}\right)R=\sin^{-1}\left(\frac{\sin\left(53\right)}{1{,}333}\right)R=\sin^{-1}\left(\frac{\sin\left(5\right)}{1{,}333}\right)R=\sin^{-1}\left(\frac{\sin\left(52\right)}{1{,}333}\right)R=\sin^{-1}\left(\frac{\sin\left(5\right)}{1{,}333}\right)R=\sin^{-1}\left(\frac{\sin\left(\right)}{1{,}333}\right)R=\sin^{-1}\left.\left(\frac{\sin\left(\right)}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left.\left(\frac{\sin\left(\right.53^{\circ}}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left.\left(\frac{\sin\left(\right)}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left.\left(\frac{\sin\left(\right.53^{\circ}}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left.\left(\frac{\sin\left(\right)53^{\circ}}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left.\left(\frac{\sin53^{\circ}}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left.\left(\frac{si53^{\circ}}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left.\left(\frac{s53^{\circ}}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left.\left(\frac{53^{\circ}}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\left(\frac{53^{\circ}}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left.\left(\frac{53^{\circ}}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left.\left(\frac{53^{\circ}}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\left(\frac{53^{\circ}}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(\frac{53^{\circ}}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(\frac{53^{\circ}}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(\frac{53^{\circ}}{1{,}333}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(\frac{53^{\circ}}{1{,}33}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(\frac{53^{\circ}}{1{,}3}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(\frac{53^{\circ}}{1{,}}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(\frac{53^{\circ}}{1}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(\frac{53^{\circ}}{\placeholder{}}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(53^{\circ}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(53^{}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(53^{}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(53^{}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(53^{}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(53^{}\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(53\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(5\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\left(\right)\right)R=\sin^{-1}\left(\sin\right)R=\sin^{-1}\left(si\right)R=\sin^{-1}\left(s\right)R=\sin^{-1}\left(\right)R=\sin^{-1}\left(^{}\right)R=\sin^{-1}\left(^{\prime}\right)R=\sin^{-1}\left(\right)R=\sin^{-1}R=\sin^{-1}\left(\right)R=\sin^{-1}R=\sin^{-}R=\sin^{}R=\sin^1R=\sinR=siR=sR=R

Gebruik een rekenmachine om het volgende te berekenen:

\sin(53^\circ) = 0,799

r=\sin^{-1}\left(\frac{0,799}{1,333}\right)\approx37^{\circ}=\sin^{-1}\left(\frac{0,799}{1,333}\right)\approx37^{\circ}R = \sin^{-1}\left(\frac{0,799}{1,333}\right) \approx 37^\circ

Dit betekent dat de hoek van breking ongeveer 37 graden is.

Waarom duik je verkeerd in een zwembad?

Als je recht naar een voorwerp duikt in het zwembad, lijkt het verder weg door lichtbreking. De lichtstralen van het voorwerp worden gebroken aan het wateroppervlak waardoor je een verkeerde inschatting maakt.