35

Egyszerű kísérletek a fény teljes visszaverődésére

Egyik végén zárt üvegcsövet, kémcsövet tegyünk ferdén üvegpohárba. A csőbe tegyünk valamilyen nehezéket, például homokot, kavicsot, sörétet, és dugjunk bele egy ceruzát vagy egyéb pálcikát. Nézzünk az ábra szerint a pohár nyílásán át a csőre. A csőbe tett tárgy természetesen jól látható.
Öntsünk most lassan vizet a pohárba, és megint felülről nézzünk , a csőre. Azt látjuk, hogy a csőben levő tárgyak fokozatosan eltűnnek szemünk elől, miközben emelkedik a víz a pohárban, és az üvegcső felénk eső oldala ezüstösen fénylik. A tárgyak ez alatt a tükröző felület alatt tűnnek el.
Ez a jelenség azért meglepő, mert hiszen az üveg is meg a tiszta víz is szinte teljesen átlátszó, és mégsem látunk át rajtuk.

Tartsuk ujjunkat a pohár oldalához, és kissé mozgassuk. A cső tükröző felületén, mint tükörben látjuk ujjunk képét, mint ahogyan a délibáb látszólagos víztükrében is látjuk azoknak a tárgyaknak a tükörképét, amelyek a tükröző felület felett vannak.

Miközben felülről nézünk a pohárba helyezett csőre, öntsünk lassan vizet a csőbe. Ott, ahol víz van a csőben, újra megjelenik a csőben lévő tárgy, előbukkan a csőben lévő ceruzának a vízben levő része, míg a ceruza (pálcika) többi részét láthatatlanná teszi az ezüstösen csillogó felület.

Magyarázat

Ha oldalról fény esik a pohárra, a fény a sűrűbb vízből a csőben levő ritkább levegő határfelületére ér. De ilyenkor, ha a beesési szög nagyobb, mint 49°, akkor a fény teljesen visszaverődik. Ha a pohárban nincs víz, akkor az üvegcsőről visszavert fénynek kb. 5%-a jut csak szemünkbe. A csövet olyan fényesnek látjuk, mint közönségesen megszoktuk. De ha a pohárban víz van és a fény a csőben levő levegő felületén teljesen visszaverődik, akkor a fény 100%-a jut a szemünkbe, 20-szor több, mint előbb; ezért látjuk a csövet fényesen ragyogni.

De miért nem látjuk a csőben levő ceruzát és más tárgyakat?
Hiszen ezekről akkor is jut fény a szemünkbe, ha víz van a pohár-ban, mert a levegőből a vízbe jutó fénysugár sohasem verődik vissza teljesen! Ez valóban így is van, de a szemünkbe jutó ragyogó, teljesen visszavert fényhez képest kevés a csőben levő ceruzáról, a sörétről jövő fény, úgyhogy nem is látszik a nagy fényesség miatt; hasonlóan ahhoz, ahogy nappal a csillagok fénye sem látszik a még fényesebb nappali égboltozat mögött.
Nézzünk a oldalról a pohár oldalán keresz- tül a csőre, nincs teljes visszaverődés, látjuk a csőben levő tárgya-kat. Ugyanezt tapasztaljuk akkor is, ha jobban elfektetjük a csövet a vízben.