Steek een rietje in een glas water en het lijkt vanaf de zijkant geknikt. Er is niets mis met het rietje — het licht dat je ziet, is van richting veranderd. Dat verschijnsel heet lichtbreking, en het gebeurt overal waar licht van de ene stof naar de andere overgaat.
Wat is lichtbreking?
Lichtbreking is het buigen van een lichtstraal wanneer die van de ene doorschijnende stof (zoals lucht) naar een andere (zoals water of glas) overgaat. De oorzaak is dat licht in verschillende stoffen met een verschillende snelheid reist. Licht gaat sneller door lucht dan door water of glas.
Waarom buigt licht?
Wanneer licht een dichtere stof binnengaat, wordt het afgeremd. Komt de lichtstraal niet recht (loodrecht) op het grensvlak binnen, dan zorgt die afremming ervoor dat de straal van richting verandert — hij buigt naar de normaal (de denkbeeldige loodlijn op het grensvlak) toe. Gaat licht van een dichtere naar een minder dichte stof, dan buigt de straal juist van de normaal af.
De brekingsindex
Herkenbare voorbeelden
- Het geknikte rietje: licht dat van het onderwatergedeelte van het rietje komt, breekt bij het verlaten van het water, waardoor het rietje verspringt lijkt.
- Een regenboog: ontstaat doordat lichtbreking in regendruppels wit licht opsplitst in de kleuren van het spectrum.
- Een lens: een bril of loep gebruikt lichtbreking om lichtstralen te bundelen of te spreiden, zodat je scherper of vergroot ziet.
- Een zwembad die ondieper lijkt: door lichtbreking lijkt de bodem hoger dan hij werkelijk is.
Terugkaatsing versus breking
Lichtbreking is niet hetzelfde als terugkaatsing (reflectie). Bij reflectie kaatst licht terug van een oppervlak, zoals bij een spiegel. Bij breking gaat het licht wél door het materiaal heen, maar verandert het van richting.
Veelgemaakte fouten
- Breking en reflectie door elkaar halen.
- Denken dat licht altijd buigt — bij een rechte (loodrechte) inval verandert de richting niet, ook al vertraagt de snelheid wel.
- Vergeten dat de richting van de buiging afhangt van of licht een dichtere of minder dichte stof binnengaat.
Hoe bijles natuurkunde hierbij kan helpen
Lichtbreking wordt duidelijker met een tekening erbij: de invalshoek, de normaal en de brekingshoek zichtbaar maken helpt enorm. Bij bijles natuurkunde aan huis tekenen we die situaties samen uit, tot het onderscheid tussen breking en reflectie vanzelfsprekend aanvoelt.