Natuurkunde · Begrippenlijst

Wat is Normaal en invalshoek?

Ook bekend als: normaal · invalshoek

Definitie 3.1 Natuurkunde bovenbouw · Hoofdstuk 3 — Breking van licht

Op het punt waar een straal een oppervlak raakt, is de normaal de lijn die daar loodrecht op het oppervlak staat. De invalshoek i1i_1 is de hoek tussen de invallende straal en de normaal; de terugkaatsingshoek en de brekingshoek worden op dezelfde manier vanaf de normaal gemeten.

Voorbeelden

Voorbeeld 3.3 (Hoeken juist aflezen)

Een laserbundel treft een spiegel “onder 3535^\circ” — gemeten vanaf het spiegeloppervlak, zoals bundels vaak worden beschreven. De invalshoek is dan 9035=5590^\circ - 35^\circ = 55^\circ, dus de teruggekaatste straal vertrekt ook onder 5555^\circ met de normaal, en de bundel draait over 1802×55=70180^\circ - 2 \times 55^\circ = 70^\circ. De afspraak over de normaal vergeten is de meest gemaakte fout van dit hoofdstuk; ze kost elke keer 9090^\circ.

Voorbeeld 3.9 (Van lucht naar water)

Een straal treft een rustige vijver onder i1=30i_1 = 30^\circ. Met n1=1.00n_1 = 1.00 en n2=1.33n_2 = 1.33:

sini2=n1sini1n2=sin301.33=0.5001.33=0.376,i2=22.1.\sin i_2 = \frac{n_1 \sin i_1}{n_2} = \frac{\sin 30^\circ}{1.33} = \frac{0.500}{1.33} = 0.376, \qquad i_2 = 22.1^\circ .

De straal buigt naar de normaal toe, zoals altijd bij het binnengaan van een trager midden (n2>n1n_2 > n_1). Bij het verlaten van het water loopt dezelfde berekening achterstevoren en buigt de straal juist van de normaal af.

Voorbeeld 3.18 (Drie grenshoeken)

Naar lucht toe: voor water is sinic=1/1.33=0.752\sin i_c = 1/1.33 = 0.752, dus ic=48.8i_c = 48.8^\circ; voor glas is sinic=1/1.50\sin i_c = 1/1.50, dus ic=41.8i_c = 41.8^\circ; voor diamant is sinic=1/2.42=0.413\sin i_c = 1/2.42 = 0.413, dus ic=24.4i_c = 24.4^\circ. Hoe hoger de index, hoe smaller de ontsnappingskegel: in diamant zit elke straal die meer dan 24.424.4^\circ van de normaal van een facet afwijkt gevangen — het geheim van de schittering, ontleed in Probleem 3.1.

Lees in het hoofdstuk →