Heb je wel eens een muntje laten verdwijnen? Of gekeken wat er gebeurt met een lichtbundel op het grensvlak tussen glas en lucht?
Alleen het eerste proefje (verdwijntruc muntje) is geschikt om zelf thuis te doen. De andere proefjes zijn alleen geschikt als demonstratieproefjes in de klas, omdat er je er spullen voor nodig hebt, die je thuis niet hebt.
Benodigdheden
- Muntje (bijvoorbeeld 50 eurocent)
- Groot glas
- Klein glaasje dat in grote glas kan staan
- Rechte hoge jampot of kleine glazen fles
- Glazen staaf
- Kwartsglazen staaf
- Water
- Fles zonnebloemolie
- Glycerine
- Vloeibaar ontsmettingsmiddel (dettol)
- Glazenblok van ongeveer een centimeter dik in de vorm van een halve cirkel
- Laserpointer (LET OP: schijn hiermee nooit op personen!)
- Lange lucifers
Wat moet je doen?
Verdwijntruc muntje
- Leg een muntje, bijvoorbeeld een 50 eurocent munt, op tafel.
- Zet nu het grote glas bovenop de munt.
- Kijk vanaf de zijkant naar het glas en vul het glas met water. Wat zie je nu?
Wat gebeurt er?
Als je het water in de het glas geschonken hebt en je van de zijkant in het glas kijkt, is het muntje niet meer te zien. Dit komt, omdat het licht dat in het glas valt door het water heen gaat en aan de andere kant van het glas reflecteert. Het licht blijft zo binnen het glas en bereikt de munt niet. Hierdoor kun je de munt niet meer zien. Je noemt dit totale interne reflectie.
Glazen voorwerpen laten verdwijnen
- Zet het grote glas op tafel.
- Plaats het kleine glaasje in het grote glas.
- Schenk zonnebloemolie in het kleine glaasje, totdat het kleine glaasje helemaal onder de zonnebloemolie verdwijnt. Wat zie je?
- Pak nu de staaf van kwartsglas en roer hiermee voorzichtig in het glas. Zie je de staaf in de vloeistof?
- Pak nu de staaf van gewoon glas. Zie je deze staaf in de vloeistof?
Wat gebeurt er?
De zonnebloemolie die je in het glas giet, breekt het licht op dezelfde manier als het glas. Glas en zonnebloemolie hebben dezelfde brekingsindex. Omdat ze ook nog allebei doorzichtig zijn, is het niet meer mogelijk om het glaasje te onderscheiden van de vloeistof.
Drie vloeistoffen experiment
- Zet de rechte, hoge jampot op tafel.
- Vul de jampot voor ongeveer 1/4 met glycerine.
- Houd de jampot nu schuin en giet voorzichtig een zelfde hoeveelheid water in de pot.
- Voeg net als het water ook een zelfde hoeveelheid zonnebloemolie toe.
- Roer met een staaf van kwartsglas voorzichtig in de pot. In welke vloeistof zie je de staaf?
- Roer nu met een staaf van gewoon glas voorzichtig in de pot. In welke vloeistof zie je de staaf?
Wat gebeurt er?
De staaf van kwartsglas zie je wel in het gedeelte waar water zit, maar niet in de zonnebloemolie en in de glycerine. Dit komt, net als in het vorige proefje met het kleine glaasje, omdat het licht op dezelfde manier breekt in de kwartsstaaf als in de olie en in de glycerine. Ze hebben allemaal dezelfde brekingsindex. Water heeft een andere brekingsindex, vandaar dat je de staaf daarin wel ziet.
De staaf van gewoon glas zie je in alle drie de vloeistoffen. Het licht in glas wordt op een andere manier gebroken dan in de drie vloeistoffen. De kwartsstaaf heeft een andere brekingsindex dan de vloeistoffen. Hierdoor kun je de staaf gewoon zien.
Spelen met licht
- Neem de hoge jampot of glazen fles en vul deze voor de helft met water.
- Spuit een beetje dettol (ontsmettingsmiddel) in het water en roer het goed door.
- Steek een lange lucifer aan en houdt deze in de pot terwijl je de bovenkant een beetje afschermt.
- Blaas voorzichtig de lucifer uit en zorg dat de rook die hierbij ontstaat in de pot blijft.
- Verwijder de lucifer en sluit de fles af.
- Scherm de ruimte waarin je zit goed af voor buitenlicht en doe de lamp uit.
- Schijn met een laserpointer vanaf de zijkant van de fles schuin op het oppervlak van de vloeistof.
- Schijn met de laserpointer vanaf de zijkant van de fles schuin omhoog door de vloeistof. Wat zie je nu?
Wat gebeurt er?
Als je van bovenaf schuin op het oppervlak van de vloeistof schijnt, zie je dat een deel van het licht reflecteert aan de oppervlakte van de vloeistof, en een deel met een iets andere hoek (door breking van het licht) door de vloeistof heen gaat.
Als je van onderaf door de vloeistof heen schijnt, zie je dat een deel van het licht reflecteert op het scheidingsvlak vloeistof/lucht en weer terug de vloeistof in gaat. Een ander deel gaat uit de vloeistof en komt onder een iets andere hoek (door breking van het licht) in de lucht terecht. Het kan ook zijn (onder een specifieke hoek) dat al het licht reflecteert en binnen de vloeistof blijft. Dat noem je totale interne reflectie.
Lichtbreking in glazen blok
- Leg het halfronde glazen blok op tafel in een donkere ruimte.
- Schijn met een laserpointer vanaf de bolle kant door het midden van het blok. Wat zie je?
- Verschuif de laserpointer over de bolle kant wat naar de zijkant en blijf naar het midden van de platte kant schijnen. Wat gebeurt er met de lichtbundel?
- Verschuif nu de laserpointer nog verder over de bolle kant. Wat zie je?
- Als je de laserpointer nog verder verschuift, zie je dat er aan de platte kant geen licht meer uit het prisma komt. Wat gebeurt er nu denk je?
Wat gebeurt er?
Als je precies door het midden schijnt, zie je de laserbundel gewoon rechtdoor gaan.
Verschuif je de laserpointer iets naar de zijkant, dan zie je dat de lichtbundel rechtdoor gaat in het glas. Wanneer deze lichtbundel bij het scheidingsvlak komt tussen glas en lucht, kaatst een deel van het licht terug. Dit noem je reflectie. Een ander deel van de lichtstraal gaat het glas uit, waarbij de lichtstraal onder een net iets andere hoek verdergaat in de lucht. Omdat licht zich in beide materialen (glas en lucht) anders gedraagt (de materialen hebben een andere brekingsindex) wordt de lichtstraal bij de overgang van glas naar lucht een beetje afgebogen.
Als er geen licht meer uit het glazen blok komt aan de platte kant, dan wordt al het licht gereflecteerd aan het grensvlak en gaat het weer terug door het glazen blok.