De grenshoek wordt gebruikt om licht in de glasvezel te vangen. Zolang de hoek van inval groter is dan de grenshoek kan de lichtstraal niet uit het glas ontsnappen. De grenshoek is voor elke stof anders. Dit heeft te maken met het soort materiaal en de brekingsindex. De brekingsindex voor licht van lucht naar perspex heb je in het practicum uitgerekend. Hiervoor heb je de sinus van de de hoeken van inval en breking gebruikt. De brekingsindex kun je berekenen met de formule:
De brekingsindex is anders voor elke stof. Voor het uitrekenen van de brekingsindex heb je de hoek van inval en de hoek van breking nodig. Die hoeken meet je steeds met de normaal een lijn loodrecht op het brekingsvlak.
Om de grenshoek te berekenen geldt de formule:
Opdracht 3 Oefenen met de brekingsindex
Je gaat oefenen met de formule voor de brekingsindex met het applet hieronder.
Open het tabblad "Inleiding". Hier zie je een laser en twee verschillende stoffen. Zorg dat de bovenste stof op "lucht" staat en de onderste op "middenstof A".
Zet de laser aan door op de rode knop te klikken.
Sleep de gradenboog naar het punt waar de lichtstraal het scheidingsvlak raakt. De "nul" van de gradenboog moet precies met de normaal samenvallen.
Verplaats door middel van slepen de laser zodat de lichtstraal onder een hoek van 30° op het scheidingsvlak valt. Meet de hoek van breking.
Bereken de brekingsindex van middenstof A met de formule. Schrijf je berekening in je schrift.
Maak de hoek van inval 60°. Controleer de brekingsindex van middenstof A. Schrijf je berekening in je schrift.
Zorg nu dat de onderste stof middenstof B.
Maak de hoek van inval 50° en meet de hoek van breking. Bereken de brekingsindex van middenstof B. Schrijf je berekening in je schrift.
Maak de hoek van inval 70° en meet de hoek van breking. Controleer de brekingsindex van middenstof B. Schrijf je berekening in je schrift.
Applet brekingsindex
Voor de volgende opdrachten kun je de onderstaande tabel gebruiken.
Tabel met brekingsindices
Materiaal
Brekingsindex
Diamant
2,42
Glas
1,51
Plexiglas
1,49
IJs
1,31
Kwarts
1,54
Ethanol
1,36
Water
1,33
Opdracht 4
Licht valt in op een diamant. De hoek van inval is 20 °. Bereken de hoek van breking. Denk aan de 5 stappen.
Opdracht 5
Licht valt in op ijs. De hoek van breking is 25 °. Bereken de hoek van inval. Denk aan de 5 stappen
Opdracht 6
Bereken de grenshoek van ethanol.
Opdracht 7
Kies het goede antwoord. Totale terugkaatsing kan optreden als
Licht van ethanol naar lucht gaat
Licht van lucht naar ethanol gaat
Opdracht 8
De hoek van inval is 22,6 °. De hoek van breking is 15,0 °. Met welke stof heb je te maken?