Licht: wetten terugkaatsing en breking, grenshoek

Wetten van de terugkaatsing

  • Eerste wet

De invallende straal, de normaal op het oppervlak en de weerkaatste straal liggen in hetzelfde vlak.

  • Tweede wet

De invalshoek \(\alpha\) is de hoek tussen de invallende straal en de de normaal n op het oppervlak.

De terugkaatsingshoek \(\beta\) is de hoek tussen de teruggekaatste straal en de normaal n op het oppervlak.

Bij terugkaatsing van licht op een oppervlak geldt er:

\begin{eqnarray*}
\alpha = \beta
\end{eqnarray*}

  • Derde wet

Bij terugkaatsing is de gang van de stralen omkeerbaar.

terugkaatsingb

Wetten van de breking

  • Eerste wet

De invallende straal, de normaal op het brekingsoppervlak en de gebroken straal liggen in hetzelfde vlak.

  • Tweede wet: Wet van Snellius-Descartes

De verhouding van de snelheden in de eerste stof en de tweede stof noemen we de brekingsindex \(n_{12}\):

\begin{eqnarray*}
n_{12} = \frac{v_{1}}{v_{2}}
\end{eqnarray*}

De absolute brekingsindex van een stof is de brekingsindex van die stof ten opzichte van vacuüm. De snelheid in vacuüm is gelijk aan de lichtsnelheid c.

\begin{eqnarray*}
n_{c} = \frac{c}{v}
\end{eqnarray*}

De wet van Snellius en Descartes stelt dat:

\begin{eqnarray*}
n_{12} = \frac{\sin{\alpha}}{\sin{\beta}}
\end{eqnarray*}

De brekingsindex is dus gelijk aan de verhouding van de sinussen van de invalshoek \(\alpha\) en de brekingshoek \(\beta\).

  • Derde wet

De breking is afhankelijk van de middenstoffen.

  • Vierde wet

De stralengang bij breking is omkeerbaar.

wetten-van-breking

Grenshoek
Eens straal wordt volledig teruggekaatst wanneer de invalshoek groter wordt dan de grenshoek. De grenshoek is de invalshoek waarvoor er geldt dat de brekingshoek gelijk is aan \(90°\). Als n de brekingsindex is, dan komt de grenshoek \(\alpha\) overeen met:

\begin{eqnarray*}
\alpha = \arcsin{n}
\end{eqnarray*}

wetten-van-brekinggrenshoek