FYSIKbasen.dk - Den danske database for pædagogiske undervisningsforsøg til fysiklærere
Forside Nyheder Forsøg Om siden Kontakt English
Gå en side tilbageUdskriv dette forsøgForetag ny søgning

rød pilLyslederen af vand

Forsøg nr.: 56
Formål: At demonstrere at en vandstråle kan fungere som en lysleder.
Resume: I et vandkar af plastik eller glas laves et lille hul, så vandet strømmer ud i en klar stråle. En laser sendes ind i karet fra den anden side, så lyset rammer udgangshullet. Lyset følger vandstrålen som en lysleder.
Nøgleord: Brydning, brydningsindeks, lys, lysledere, optik, reflektion.

Beskrivelse:

Når en lysstråle bevæger sig fra et medium med højt brydningsindeks til et medium med lavt brydningsindeks - for eksempel fra glas til luft - så vil lysstrålen afbøjes væk fra en akse, der står vinkelret på overfladen. Det medfører, at for en given kritisk vinkel, vil lysstrålen afbøjes parallelt med overfladen, og dermed vil lyset forblive inde i glasset. Dette kaldes total intern reflektion, og det anvendes i lysledere, hvor en lysstråle ledes afsted inde i en fiber af glas, plastik eller lignende.

En vandstråle bruges som en lysleder
En vandstråle kan bruges som en lysleder. Laseren lyser ind igennem den gennemsigtige side til venstre og rammer et hul i beholderen til højre. Lyset ledes ud sammen med vandstrålen.

Tilsvarende kan man opleve med vand. Hvis en laserstråle sendes afsted ind i en vandstråle, så vil lyset følge vandstrålen, også selv om denne afbøjes let.

Forsøget kan laves ved at hælde vand i en stor, klar beholder af plastik eller glas. Nær bunden i den ene side skal der være et hul, hvor vandet kan løbe ud af. På nedenstående billede er vandkaret lavet af en stor dunk i hvid plast, der er skåret over. I den ene side er der boret et hul til vandet, og i den anden side sidder der et lille klart vindue af plast, som laseren kan lys igennem. Vinduet er sat fast med epoxylim og gaffatape, så vandet ikke kan løbe ud af utætheder.

Vandkar med boret hul i den ene side og laservindue af klar plast
Vandkar med boret hul i den ene side og laservindue lavet af klar plast sat fast i den anden side med epoxylim og gaffatape

Ved at sende laserlys ind fra den modsatte side, kan man ramme vandstrålen lige netop der, hvor den forlader beholderen, og lyset følger med vandstrålen ud.

Vandstråle virker som en lysleder
Vandstråle virker som lysleder. Billedet er optaget i mørkt lokale med lang eksponeringstid.

Er man heldig, vil man kunne se laserstrålen spejles et par gange inde i vandstrålen. Herefter bliver lyset mere diffust.

Laserstråle der netop kommer ind i en vandstråle
En laserstråle kommer netop ud igennem hullet i vandkarret, hvor vandstrålen begynder. I starten er lyset en klart defineret laserstråle, men efter et par spejlinger (total intern reflektion) bliver lyset mere diffust.

En interessant effekt kan for øvrigt opnås, hvis man kører en finger hurtigt igennem vandstrålen. Dette skaber pulserende forstyrrelser i vandstrålen, hvorved lyset reflekteres ekstra kraftigt ud af strålen. Se film af dette i referencerne.

Forsøget blev første gang udført af John Tyndall (1820-1893) i London i 1854 (se referencen af T.B. Greenslade, Jr.).

Udstyr og materialer:

grøn pil Vand
grøn pil Laser
grøn pil Gennemsigtigt vandkar med hul i siden

Referencer:

grøn pilLink til forsøg i database på University of Iowa.
grøn pilQuick Time film af forsøget, hvor der køres en finger igennem vandstrålen (1,47 MB).
grøn pilS. Derman: "Light pipes, hydrostatics, surface tension and a milk carton", The Physics Teacher 22, 42 (1984). (Lysleder af vand udført med en mælkekarton og en elpære.) (http://scitation.aip.org/tpt)
grøn pilT.B. Greenslade, Jr.: "The liquid vein - Nineteenth century textbook illustrations", The Physics Teacher 35, 208 (1997). (Historisk introduktion til forsøg med lysleder af vand.) (http://scitation.aip.org/tpt)

PIRA DCS: 6A44.45 (Optik: Geometrisk optik) Hvad er PIRA DCS?

Opdateret: 29.11.2004