Speervissen: licht dat in water knikt

Een educatief simulatiespel. Voorspel hoe diep een vis echt is, onder welke hoek een laser in water loopt, hoe ver onder het beeld je moet mikken, de brekingsindex van een vloeistof en de hoek waarboven licht het water niet uit komt. Volg dan het licht.

BrekingLicht

SPEERVISSEN

Hoe diep is de vis?

Klaar
Zet JavaScript aan om het licht te volgen. De uitleg en het uitgewerkte voorbeeld blijven leesbaar.
Licht in luchtLicht in waterJe voorspellingOppervlak, normaal en schaal
Golvenn = d ÷ d_seen

Tijd

0.00 s

t

Brekingsindex

—

n

Hoek in lucht

— °

θ₁

Hoek in water

— °

θ₂

Lichtsnelheid erin

— 10⁸ m/s

c ÷ n

Voorspel voordat je start

Typ je voorspelling om alles klaar te zetten. Start blijft uit tot er een antwoord is.

Voorspel waar het licht naartoe gaat.

Missiescore—

Elk antwoord moet binnen 2% kloppen: elk levert 100 punten op. Goed bij de eerste run levert 50 extra op. Een run telt zodra hij begint.

✓ Goed antwoord① In één keer

Zo speel je Speervissen

  1. Kies een test en lees op de kaart de diepte, de hoeken of de brekingsindex.
  2. Gebruik n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂, d = n·d_seen en sin θ_c = 1 ÷ n, met hoeken vanaf de normaal.
  3. Typ je voorspelling en druk op Start. Kijk hoe het licht het oppervlak kruist.
  4. Vergelijk de oranje vis of straal met de echte vis of de witte straal, hier en in de close-up.

Breking van licht

Licht gaat in vacuüm 300 000 km/s, maar in water en glas langzamer. De brekingsindex n zegt hoeveel keer langzamer: 1,33 voor water, ongeveer 1,5 voor glas. Als licht schuin van de ene stof in de andere gaat, verandert het van richting volgens de wet van Snellius: n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂, met hoeken vanaf de normaal. Een tragere stof in knikt het naar de normaal toe; eruit knikt het ervan af. Daarom lijkt een rietje in een glas geknikt, een zwembad minder diep dan het is en een vis van bovenaf dichter bij het oppervlak: zijn licht knikt als het het water verlaat, en je oog trekt het recht terug. Bijna recht van boven lijken dingen n keer minder diep. Licht van onder water komt er alleen uit als het het oppervlak onder minder dan de grenshoek raakt, sin θ_c = 1 ÷ n, ongeveer 49° voor water; daarboven kaatst het volledig terug. Glasvezels houden licht zo gevangen, en lenzen, brillen en camera's werken allemaal door breking.

Een gericht leermodel

Lucht heeft n = 1. Het oppervlak is vlak en kalm; alleen het knikken wordt getoond, niet het licht dat bij elke overgang deels terugkaatst. De dieptetests tekenen een straal die de vis onder 15° met de normaal verlaat; de regel d = n·d_seen geldt voor bijna verticale stralen. De grenshoektest zwaait de straal van de lamp tijdens de run van 0° naar 80°. Runs lopen in het aangegeven tempo. Antwoorden binnen 2% zijn goed.

Bij het wisselen van taal blijven je proef, voorspelling, pogingen en voortgang behouden.