Harpunfiskeri: lys, der knækker i vand

Et lærerigt simulationsspil. Forudsig, hvor dybt en fisk virkelig er, vinklen en laser får i vand, hvor langt under billedet du skal sigte, en væskes brydningsindeks og vinklen, hvor lyset ikke kan komme ud af vandet. Følg så lyset.

BrydningLys

HARPUNFISKERI

Hvor dybt er fisken?

Klar
Slå JavaScript til for at følge lyset. Vejledningen og regneeksemplet kan stadig læses.
Lys i luftLys i vandDin forudsigelseOverflade, normal og skala
Bølgern = d ÷ d_seen

Tid

0.00 s

t

Brydningsindeks

—

n

Vinkel i luft

— °

θ₁

Vinkel i vand

— °

θ₂

Lysets fart i stoffet

— 10⁸ m/s

c ÷ n

Forudsig, før du starter

Skriv din forudsigelse for at gøre klar. Start er slået fra, indtil der er et svar.

Forudsig, hvor lyset går.

Missionspoint—

Hvert svar skal ramme inden for 2 %: hvert giver 100 point. Rigtigt i første kørsel giver 50 ekstra. En kørsel tæller, så snart den starter.

✓ Rigtigt svar① I første forsøg

Sådan spiller du Harpunfiskeri

  1. Vælg en test, og læs dybden, vinklerne eller brydningsindekset på kortet.
  2. Brug n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂, d = n·d_seen og sin θ_c = 1 ÷ n, med vinkler fra normalen.
  3. Skriv din forudsigelse, og tryk på Start. Se lyset krydse overfladen.
  4. Sammenlign den orange fisk eller stråle med den virkelige fisk eller den hvide stråle, her og i nærbilledet.

Brydning af lys

Lys løber 300 000 km/s i vakuum, men langsommere i vand og glas. Brydningsindekset n siger, hvor mange gange langsommere: 1,33 for vand, omkring 1,5 for glas. Når lys går skråt fra ét stof til et andet, skifter det retning efter Snells lov: n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂, med vinkler fra normalen. Ind i et langsommere stof knækker det mod normalen; ud knækker det væk fra den. Derfor ser et sugerør knækket ud i et glas, et bassin mindre dybt ud, end det er, og en fisk set oppefra tættere på overfladen: dens lys knækker, når det forlader vandet, og dit øje følger det lige bagud. Næsten lige oppefra ser ting n gange mindre dybe ud. Lys fra under vandet kommer kun ud, hvis det rammer overfladen med mindre end grænsevinklen, sin θ_c = 1 ÷ n, omkring 49° for vand; over den reflekteres det helt tilbage. Lysledere fanger lys sådan, og linser, briller og kameraer virker alle ved brydning.

En afgrænset læringsmodel

Luft har n = 1. Overfladen er plan og rolig; kun knækket vises, ikke det lys, der delvist reflekteres ved hver overgang. Dybdetestene tegner en stråle, der forlader fisken med 15° til normalen; reglen d = n·d_seen gælder for stråler næsten lige op. Grænsevinkeltesten fejer lampens stråle fra 0° til 80° i løbet af kørslen. Kørslerne går i det viste tempo. Svar inden for 2 % er rigtige.

Når du skifter sprog, bevares forsøget, forudsigelsen, forsøgene og forløbet.