Nå ser du det ... Testing av lysbrekning


Lag en strålakk foran øynene dine - med den fantastiske duoen av brytende og reflekterende lys. Det er ikke magi, det er vitenskap! Nøkkelkonsepter Lys refraksjon refleksjon Brytningsindeks Introduksjon Hvis du fyller vann i et klart glass, hvilken farge er det? Det er klart, ikke sant? Men hva skjer hvis du prøver å se gjennom det for å se verden på den andre siden av glasset? Det s

Lag en strålakk foran øynene dine - med den fantastiske duoen av brytende og reflekterende lys. Det er ikke magi, det er vitenskap!

Nøkkelkonsepter
Lys
refraksjon
refleksjon
Brytningsindeks

Introduksjon
Hvis du fyller vann i et klart glass, hvilken farge er det? Det er klart, ikke sant? Men hva skjer hvis du prøver å se gjennom det for å se verden på den andre siden av glasset? Det ser litt forvrengt, kanskje litt fuzzier og ujevn. Hvis vann er klart, hvorfor kan vi ikke se gjennom det tydelig? Svaret har å gjøre med hvordan lys beveger seg gjennom vann, glass og andre transparente materialer. Ligner på når du prøver å løpe i et svømmebasseng, når lyset forsøker å bevege seg gjennom vann eller glass, blir det redusert. Når lyset er bremset, hopper det enten av materialet eller er bøyd når det passerer gjennom. Vi kan se disse endringene i lys, noe som indikerer for oss at noe er der. I denne aktiviteten vil du spille med lys for å få normale objekter til å vises og forsvinne!

Bakgrunn
Når lys som reiser gjennom luften treffer vann, reflekteres noe av lyset fra vannet. Resten av lyset passerer gjennom vannet, men det bøyer (eller brytes) når det kommer inn i vannet. Det samme skjer når lys rammer glass eller noe annet transparent materiale. Noen lys reflekteres av objektet mens resten går gjennom og brytes.

Alle materialer har det som kalles brytningsindeks, som er knyttet til hvor raskt lyset kan bevege seg gjennom materialet. Når lyset passerer gjennom luft og inn i et annet klart materiale (som glass), endres hastigheten, og lyset reflekteres både og brytes av glasset. Dette resulterer i at vi ser glasset fordi det reflekterer og bryter lyset annerledes enn luften rundt det gjør. Forandringen i lyset lar oss skille mellom ett objekt fra et annet. Hvis et gjennomsiktig objekt er omgitt av et annet materiale med samme brytningsindeks, vil lyset imidlertid ikke endre hastighet når det kommer inn i objektet. Som et resultat vil du ikke kunne se objektet.

I denne aktiviteten vil du observere hvordan brytningsindeksen av forskjellige materialer hjelper oss å se (eller ikke se!) Gjenstandene som lys passerer gjennom dem!

materialer

  • To klare glassburker, høye skåler eller drikkeglass som holder minst åtte gram (Tips: Pyrex glass fungerer spesielt godt for denne aktiviteten.)
  • Vegetabilsk olje, omtrent 14 gram eller nok til å fylle en av brillene halvveis (Tips: Unngå å bruke "lett" vegetabilsk olje for denne aktiviteten.)
  • Glass eyedropper (En plast eyedropper eller et klart plaststryg vil også fungere. Hvis du bruker en drikkestrå i stedet for en dråper, holder du hver gang du suger halmen, fingeren over toppen for å unngå væske i halmen. når du skal slippe fingeren din.)
  • Andre gjennomsiktige glassobjekter, som kuler, perler, forstørrelsesglass eller glassrørere (valgfritt)

Forberedelse

  • Fyll halvparten av en krukke med vegetabilsk olje.
  • Fyll halvparten av den andre krukken med vann.
  • Pass på at eyedropper er ren før du starter aktiviteten.
  • Sett opp en flat arbeidsflate som kan rengjøres hvis det kommer vann eller olje på det.

Fremgangsmåte

  • Ta øyedropperen (eller halmen) og, uten å klemme den, senk den i vannkrukken. (For dette trinnet, unngår du å suge opp vann med eyedropper eller halm.) Hva merker du om eyedroppen? Kan du fortsatt se det? Hvor klart?
  • Hold øyenleggeren i vannet, klem toppen for å suge opp vann. Hvis du bruker en strå, slipp fingeren fra toppen for å la det nedsenket halm fylle med vann. Gikk det noe om eyedropper når det var fylt med vann? Blir eyedropper enklere eller vanskeligere å se når den er fylt med vann?
  • Fjern eyedropper fra vannet og klem ut all overflødig væske.
  • Dyp øyenleggeren i oljen, uten å klemme den. Pass på at du ikke suger opp noe olje for dette første trinnet. Hva merker du om eyedroppen? Kan du fortsatt se det? Var det lettere å se eyedropper når det var i vannet?
  • Klem øyedropperen slik at den fyller med olje. (Hvis du bruker et strå, fjern fingeren fra toppen for å la det nedsenket halm fylle med olje.) Hva skjedde? Kan du fortsatt se eyedroppen? Er det lettere eller vanskeligere å se det nå enn det var da det var tomt?
  • Fjern eyedropper fra oljen i krukken og klem ut overflødig olje.
  • Hell sakte og forsiktig oljen fra krukken i krukken med vannet. Hvis du gjør dette veldig nøye, vil oljen sitte rett på toppen av vannet! (Det er ok hvis de blander seg, men de vil skille når du slutter å hælde.)
  • La oljen og vannet avgjøre og skille seg (ca. ett til to minutter). Hva merker du om oljen? Er det bobler i det? Hvis det er bobler, se dem nøye og se om de stiger eller synker. Hvis de synker, er de faktisk vannbobler fanget inne i oljen!
  • Fyll eyedropper (eller halm) med olje fra krukken, og sakte så sakte ned gjennom oljelaget, slik at dråperen er synlig i både vannlaget på bunnen og oljelaget. Se på drypperen i vannlaget, deretter i oljelaget. Hva er forskjellig fra dropper i disse to lagene? Er det lettere å se dropper i oljen eller vannet?
  • Med den nedre spissen av dråperen i vannlaget, presser dråperen for å utløse oljen inne og la den fylle med vann. Igjen, observere oljedrippen i vannet og oljelagene. Er det lettere å se dropper i oljen eller i vannet denne gangen?
  • Ekstra: Prøv å gjenta denne aktiviteten ved hjelp av glassobjekter, som kuler, perler, briller eller linser. (Pass på at du har tillatelse til å prøve ut noe objekt før du bruker det.) Legg merke til hvilke ting som er vanskeligst å se når du holder dem i oljen mot vannet. Hvorfor tror du det er?

Observasjoner og resultater
Ble eyedropper usynlig (eller i det minste vanskeligere å se) da den var full av olje og nedsenket i olje? Dette er hva som forventes. Det kan også ha vært vanskelig å se når det var i vannet (og fullt av vann) også.

Eyedropper "forsvinner" på grunn av hvordan vi ser lys som det møter glass. Når lys rammer et glassobjekt, spretter noe av lyset (eller reflekterer) av glasset. Resten av lyset fortsetter å gå gjennom glassobjektet, men lyset er bøyd (eller brytes) som det beveger seg fra luften til glasset.

Refraksjonsindeksen for oljen ligger svært nær brytningsindeksen for glass. Derfor, som lyset beveger seg gjennom oljen og inn i glassglasset, blir det svært lite av det reflektert eller brytes. Som et resultat ser vi bare "spøkelsen" av eyedropper i oljen.

Mer å utforske
Refraksjon av lysdemonstrasjon, fra PBS Learning Media
Bruke en laser til å måle lysets hastighet i gelatin, fra science buddies
Måle sukkerinnhold av en væske med en laserpeker, fra science buddies

Denne aktiviteten brakte til deg i samarbeid med Science Buddies

Transport nå Rivals Power Generation som CO2 KildeNår jorden var en snøball: Globale isbreer kan ha sparket evolusjonær brastFor National Security, få av oljeHva skjer med bevissthet når vi dørForskere sliter med å utvikle nye behandlinger for SepsisBrain Beauty: The Art of NeuroscienceDelfiner husker en annen i flere tiårFortsatt nødvendig: En klimaplan - Ser Past Cap and Trade [Utvidet versjon]