Optik - brytning luft vatten. Kan någon förklara effekten?
Hej!
"Ta fram ett glas, helst rakt och fyll det med vatten. Lägg i en penna som stödjer mot kanten, dvs. som står snett. Gör nödvändiga mätningar och bestäm vattnets brytningsindex."
Vad ser man här? Laserstrålen bryts som förväntat mot normalen, men projektionen av staven "bryts" också men åt motsatt riktning ifrån normalen. Varför? Vad är det för effekt och hur är den relaterad till brytningsindexen?
(För brytningsindex av vatten får jag här även från lasern bara 1,15, medan vinkeln mellan laserstrålen och "pinnen" verkar ge rätt vinkel för en brytningsindex av 1,33)
Någon förslag? :)
Linsverkan av glaset.
Använd istället ett kärl med en plan framsida (ett akvarium eller dylikt), sett rakt framifrån.
Kan du konkretisera hur denna "linseffekten" uppstå och hur den kan kvantifieras is så fall? Vilka faktorer påverkar den?
Självklart kommer jag att göra det i ett akvarium, men här vill jag veta vad som händer med staven som "bryts" åt fel.
Effekten på staven verkar definitivt beror på vätskan inne i glaset:
Zockimon skrev:
Effekten på staven verkar definitivt beror på vätskan inne i glaset:
Jo, effekten beror inte på brytningsindex av glas, det är inte det jag menade.
Men vattnet har en cylindrisk yta, och det ger linsverkan.
Vi närmar oss kanske mållinjen.
Om det är en linseffekt, kan du förklara förskjutningen och "böjningen" av pinnen? Varför "böjs" den bort från normalen? Går det att kvantifiera?
Självklart går det, men det blir ganska jobbigt. Vid stora vinklar gäller inte paraxiala approximationen längre. Där blir också glaset viktigare.
Man kan göra detta då numeriskt, med raytracing. Det ordet har två betydelser, som båda kan användas. Det första är att datorn ritar strålar som går genom ett optiskt system, t ex falstad.com/ray-optics. Det andra är att datorn gör raytracing för att räkna fram hur det ser ut (program som POV-Ray), något som kan sysselsätta en dator en längre tid.
Här ett intressant exempel av ett glas (tomt, fyllt med vatten, fyllt med ett material med negativ brytningsindex).
Ett verkligen intressant idé med en hypotetiskt negativ brytningsindex och bra att man kan teoretiskt göra komplicerade kalkulationer. :)
Min hypotes är att "brytningen" av pinnan är korrelerad till brytningsindex av vatten. Den verkar även för många olika glasformer och kvalitén kommer till ett värde av 1,17 som är hälften av 1,33 och åt fel håll. Om man förstår vad ligger bakom och hur sambandet med brytningsindexen är, så kan man använda det för att bestämma brytningsindexen på ett mycket enkelt och överraskande noggrann sätt. Bara vad är optiska teorin bakom?
Det får gärna var en linseffekt :)
Här finns en illustration till förvrängning i ett glas. I mitten ganska lite, på kanterna betydligt.
Zockimon skrev:
Om man förstår vad ligger bakom och hur sambandet med brytningsindexen är, så kan man använda det för att bestämma brytningsindexen på ett mycket enkelt och överraskande noggrann sätt.
Det beror uppenbart också på glasets radie. Dessa är förstås ungefär lika i praktiken, men det påverkar resultaten.
Uppenbarligen :) Men det framkommer också att det här har ingen direkt påverkan på "brytning" av staven.
Vem ska kunna svara på denna fråga. En expert i optik vore toppen. Borde inte de veta?
Har du en fysikprofessor i optik i närheten?
*smile
Det går också utan glas.
Igen "brytning" åt fel håll. Det skulle ger en brytningsindex av 1,15 (men åt fel håll, så 0,88..)
