Lysbrytning

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk
Lysbrytning.gif

Lysbryting er det optiske fenomen at en lysstråle skifter retning i grenseovergangen mellom to stoffer med ulik optisk tetthet.

I grenseflaten mellom luft og vann brytes en lysstråle slik at den blir brattere i vannet enn i lufta, fordi vann er et optisk tettere medium (stoff) enn luft. Forklaringen på at lyset brytes slik, har med å gjøre at lyset forplanter seg raskere gjennom optisk tynnere stoffer enn gjennom optisk tettere stoffer, mens lysstrålens frekvens er den samme. Bølgelengden er kortere i vannet enn i lufta, siden forplantningshastigheten for lyset er lavere i vann enn i luft.

Siden frekvensen til lys av en bestemt farge er konstant, må bølgelengden minke når lyset går fra et opptisk tynnere stoff (f.eks luft) til et optisk tettere stoff (f.eks glass), fordi lyshastigheten da reduseres. For «å få dette til», må lysstrålen endre retning. Hvor mye den endrer retning, er avhengig av

  • fargen på lyset: Lys med høyere frekvens (kortere bølgelengde), f.eks. fiolett eller indigo, brytes mer enn lys med lavere frekvens (lengre bølgelengde), f.eks orange eller rødt.
  • lysstrålens vinkel i forhold til grenseflaten mellom de to stoffene (f.eks. lufta og vannet): Jo slakere strålen faller inn fra lufta i forhold til vannflaten, desto mer brytes den. En lysstråle som faller loddrett ned i vannet, derimot, brytes ikke i det hele tatt.


Det ser ut som sugerøret har en knekk på seg, fordi lyset brytes i overgangen fra væsken i glasset til luften.
Brytning av lys i vann. Når vi ser på skrå gjennom vannflaten ned i vannet, ser det ut som ting befinner seg høyere i vannet enn det som er tilfelle. Det mørkegrå rektanglet viser hvor blyanten faktisk befinner seg i et kar med vann. Det lysegrå rektanglet viser hvor observatørens hjerne tror blyanten befinner seg nede i vannet. Hjernen tror nemlig at lyset fra blyanten har gått i rett linje hele veien (se svarte stiplede linjer), og tolker synsinntrykket som om det skulle være en knekk på blyanten, og som om den delen av blyanten som er nede i vannet, ligger høyere enn den i virkeligheten gjør. Merk at enden (X) ser ut som den befinner seg ved (Y), en posisjon som er betydelig grunnere i vannet enn (X).

Refraksjon[rediger | rediger kilde]

Diagram som viser refraksjon av bølger i vann.

Et refraksjonsdiagram er en type bølgekart som viser hvordan bølger bygges opp, påvirkes eller endres ved varierende vannstand, dybder, vind- og/eller strømforhold.

Refraksjon er et begrep som betyr bryting eller avbøying ved gjennomtrenging. Opprinnelig brukt om lysets brytning gjennom atmosfæren.

Begrepet brukes av øyeleger, optometrister og optikere som leter etter brytningsfeil i øynene. Ett hjelpemiddel i dette arbeidet kalles refraktometer.

Begrepet brukes innen nautiske fag/meteorologi for å betegne bølgedannelser. Begrepet brukes også innen radio/mobilkommunikasjon for å betegne feil/forstyrrelser som skyldes at signaler går gjennom bygninger og andre objekter. Det står i motsetning til refleksjon (hvor stråler eller bølger ikke går gjennom et objekt, men kastes tilbake).

Lysbrytning og farge[rediger | rediger kilde]

Lysets frekvens bestemmer dets farge. Rødt lys har en frekvens på ca. 430 THz (tera-hertz). I vakuum har det røde lyset en bølgelengde på 700 nm (nanometer), noe kortere i luft, og en god del kortere i vann eller glass. De andre fargene, fra orange til gult osv. til fiolett har stadig kortere bølgelengde. Derfor brytes lyset av disse fargene stadig mer. Fiolett brytes mest, fordi det er den fargen som har kortest bølgelengde av synlig lys (ca. 450 nm).

Brytningsindeks og bruken av den[rediger | rediger kilde]

Se utdypende artikkel: Brytningsindeks
float

Både glass og andre gjennomsiktige stoffer har sin spesifikke vinkel som lyset brytes i. Denne kan måles og kalles stoffets brytningsindeks. Ved å tilsette andre stoffer til glasset, får man fram glasstyper med forskjellig brytning. I den senere tid er det utviklet tilsvarende plaststoffer. Kunnskap om dette er viktig for utvikling av brilleglass som kan kompensere for flere typer brytningsfeil på en gang. Det samme gjelder for kontaktlinser.

float

Mer komplisert er beregninger og konstruksjon av linser til kameraer, hvor regnbuekanter ikke skal forekomme. Dette ordnes ved å bruke litt forskjellige glass- eller plasttyper. En interessant variant er fresnellinsen som består av et linseskall som er delt opp slik at konstruksjonen blir flatest mulig. Denne finner vi i flate forstørrelsesglass og i hovedfyrlykter hvor lysstrålen skal være rettet og smalest mulig.

Frekvens, lyshastighet og bølgelengde[rediger | rediger kilde]

Sammenhengen mellom lysets frekvens, dets bølgelengde og lyshastigheten er gitt ved formelen:

f = \frac {c}{\lambda}

Hvor:

f er lysets frekvens

c er lyshastigheten

\lambda (gresk bokstav lambda) er bølgelengden

Se også[rediger | rediger kilde]