Gå til hovedindhold

Usynlighedsmaskine

Her kan man lave sin egen usynlighedsmaskine! Og samtidig lære noget om lys, materialer og brydningsindeks.

Aktivitetsvejledning

3 reagensglas af typen pyrexglas sættes ned i hvert sit større glas. Det første store glas - GLAS 1 - skal være tomt. I det næste store glas - GLAS 2 - skal der være vand, og i det sidste store glas - GLAS 3 - skal der være rapsolie. 

Alle tre pyrexglas, der er sat ned i de store glas, er på nuværende tidspunkt nemme at se. 

Nu undersøges forskellen på, hvor lette pyrexglassene er at se, når der hældes noget ned i dem. 

I pyrexglasset, der står i GLAS 1, hældes ikke noget, der skal bare være luft i. I pyrexglasset, der står i GLAS 2, hældes vand, og i pyrexglasset, der står i GLAS 3, hældes rapsolie. Pyrexglasset med luft i er meget nemt at se. Pyrexglasset med vand i er stadig synligt, mens pyrexglasset med rapsolie i bliver næsten usynligt.

Prøv at

  • undersøge, om andre olietyper kan bruges til samme trick? Babyolie og glycerin har begge et brydningsindeks på omkring 1,47. 
  • undersøge, om olivenolie kan fungere. Olivenolie har et brydningsindeks på 1,46. Fungerer det?
  • klemme et par dråber farve (fluorescein) ud af en overstregningstusch i vand, og lys gennem det med en laser. Så kan du tydeligt se, hvordan lyset skifter retning. Kan du bruge det til at forklare, hvorfor pyrexglasset med rapsolie er usynligt i glasset med rapsolie?
  • lyse vinkelret med en laser på et glas vand - skifter lyset retning? Med andre ord, går laserpletten direkte gennem glasset og rammer et punkt, som om glasset ikke var der? Eller skifter laserstrålen retning, så laserpletten rammer skævt bagved glasset?
  • undersøge, om lyset skifter retning i andre situationer. Har du fx tænkt over, hvordan man kan se det varme vand, når man hælder varmt vand ned i et glas koldt vand? Eller hvorfor man kan se varmen i luften over en solvarm vej.

Forklaring 

Når lys bevæger sig fra ét stof til et andet, skifter lyset retning, hvis de to stoffer har forskelligt brydningsindeks. Lyset skifter retning, fordi det har forskellig udbredelseshastighed i de to stoffer, det passerer mellem. 

Brydningsindekset er et enhedsløst tal, der er bestemt ved forskellen i hastighed mellem lyset og stoffet:

n=cv

Her er c lysets hastighed i vacuum (maksimal hastighed), og v er hastigheden i det stof, man ser på brydningsindekset for.

Når lyset ikke skifter retning mellem pyrexglas og rapsolie, skyldes det, at lyset bevæger sig med samme hastighed gennem både pyrexglas og rapsolie. Da vi kender rapsolies brydningsindeks (1,47) og lys i vacuums hastighed, kan vi beregne, hvad hastigheden af lys i rapsolie er:

n=cv↔v=cn=299. 792  km / s1,47=203.940 kms

Lyset bevæger sig altså langsommere gennem rapsolie, end det ville gøre gennem vacuum, ‘kun’ med 203.940 km i sekundet! Men det er jo stadig pænt hurtigt. 

Ekstra

Hvis du godt kunne tænke dig at beregne, hvor meget lyset bliver afbøjet ved hjælp af brydningsindekset mellem to stoffer, så prøv at tage fat på Schnell’s lov. Med den kan du også bestemme brydningsindekset for andre stoffer direkte, hvis du kender brydningsindekset for fx luft.

Faglige pointer

Natur/teknologi: Teknologi og ressourcer

Fysik: Partikler, bølger og stråling

FFF: Strålings indvirkning på levende organismers levevilkår