4. Fénytörés

I1.

A PhET-en keresd meg a fizika témakörben a Fénytörés szimulációt…

2.

Ez az optikai jelenség a fény törésének köszönhető, amely akkor lép fel, amikor a fény a víz (nagyobb optikai sűrűségű közeg) és a levegő (kisebb optikai sűrűségű közeg) határán halad át.

Magyarázat:

• Amikor a fény a medence aljáról indul, a vízen keresztül a levegőbe jut.
• A víz és a levegő határán a fény megtörik (irányt változtat), mivel a két közeg eltérő törésmutatóval rendelkezik.
• A törés miatt a medence aljáról érkező fény olyan irányba hajlik, mintha az alj közelebb lenne a víz felszínéhez.

Az agyunk azonban nem "érzékeli" a fénytörést, hanem azt feltételezi, hogy a fény egyenes vonalban halad. Ennek következményeként az agyunk úgy értelmezi a látott képet, hogy a medence alja közelebb van, mint ahol valójában található.

Mi történik, ha a medence üres?

Üres medencében nincs olyan közeg, amely a fényt megtörné, így a medence alját pontosan a valós helyzetében látjuk.

Ez a fénytörési jelenség nemcsak medencékben, hanem például folyókban vagy üvegpohár vízben is megfigyelhető, ha valamit a víz alá helyezünk.

3.

4.

Kísérleti megfigyelések:

• Kezdeti állapot: Miután elhelyezted a lámpát, a dobozt és az árnyékoló tárgyat úgy, hogy az árnyék a doboz aljára essen, látni fogod a száraz doboz alján egy éles árnyékot. Ez az árnyék egyenesen a fény útját követi.
• Vízzel töltött doboz: Amikor 1-2 cm vizet töltesz a dobozba, azt tapasztalhatod, hogy az árnyék kissé elmozdul és torzabbá válik. Ez a víz törésmutatójának köszönhető, amely megtöri a fény útját, miközben az a víz és a levegő határán halad át.
• További víz hozzáadása: Ahogy növeled a víz szintjét, az árnyék helyzete tovább változhat. Az árnyék kicsit feljebb emelkedhet, vagy további torzulások figyelhetők meg. Ez azért van, mert a fénytörés mértéke változik a víz mélységével, ami befolyásolja, hogy a fény hogyan jut el a doboz aljára.

Tapasztalatok magyarázata:

• A fénytörés akkor fordul elő, amikor a fény áthalad két különböző sűrűségű közeg, például a levegő és a víz határán.
• A víz jelenléte megváltoztatja a fény irányát, ami az árnyék elmozdulásához és torzításához vezet.

Ez a kísérlet egy vizuális módja annak, hogy megértsd, hogyan működik a fénytörés.

5.

Az akvárium képén látható optikai jelenséget valószínűleg a fénytörés okozza. Ha egy akváriumot az egyik éle felől nézünk, előfordulhat, hogy egyetlen növény kettős képét látjuk, vagy úgy tűnik, hogy két növény van a vízben. Az indoklás az alábbiak szerint magyarázható:

Fénytörés magyarázata:

• Amikor a fény áthalad a víz és az üveg határán, az eltérő törésmutatók miatt megtörik.
• A fénytörés következtében a tárgyak helyzete torzulhat, és látszólagos képek keletkezhetnek.
• A vízben lévő növény pozíciója és az üveg által okozott törés határozza meg, hogy egy vagy két növényt látunk. Az üveg szögén keresztül nézve előfordulhat, hogy a növény képe ketté oszlik.

Felülnézeti ábra indoklásához:

Ha felülnézeti ábrát készítenél, a következőket ábrázolhatod:

• A növény eredeti helyzete a vízben.
• A fény útja, amely a vízen és az üvegen keresztül megtörik.
• A látszólagos képek helyzete, amelyek a törés miatt különböző helyeken jelennek meg.