Preskočiť na obsah
Nové na portáli: 85 demonštračných experimentov s videom a návodom.Pozrieť →
Späť

Vzdelávanie · Experimenty

Demonštračné experimenty

lekcia 83

Neviditeľná skúmavka

teória

Prečo vidíme priehľadné veci?

Sklo je priehľadné, a predsa pohár na stole vidíme. Svetlo totiž pri prechode z jednej látky do druhej mení smer (láme sa) a časť sa ho na rozhraní odrazí. Vďaka tomu vidíme obrysy, lesk a skreslenie predmetov za sklom. Ako veľmi sa svetlo v látke láme, vyjadruje index lomu nn, ktorý udáva, koľkokrát pomalšie sa svetlo v látke šíri ako vo vákuu:

n=cvn = \frac{c}{v}

Na rozhraní dvoch látok platí Snellov zákon lomu:

n1⋅sin⁡α1=n2⋅sin⁡α2n_1 \cdot \sin \alpha_1 = n_2 \cdot \sin \alpha_2

Ak sú indexy lomu oboch látok rovnaké (n1=n2n_1 = n_2), uhol lomu sa rovná uhlu dopadu. Svetlo prechádza rozhraním bez zmeny smeru a takmer sa neodráža. Pre oko rozhranie neexistuje a skúmavka splynie s olejom.

teória

Sklo a olej

LátkaIndex lomu (približne)
vzduch1,00
voda1,33
slnečnicový olej1,47
detský (minerálny) olej, glycerol1,47
borosilikátové sklo (pyrex, simax)1,47
obyčajné sodno-vápenaté sklo (poháre, fľaše)1,52
diamant2,42

Laboratórne sklo sa najčastejšie vyrába z borosilikátového skla, ktoré poznáme pod obchodnými názvami pyrex alebo simax. Obsahuje asi 80 % oxidu kremičitého SiO2\text{SiO}_2 a okolo 13 % oxidu boritého B2O3\text{B}_2\text{O}_3, zvyšok tvoria oxidy sodíka a hliníka. Bór mu dáva malú teplotnú rozťažnosť, preto sa dá skúmavka zohrievať v kahane bez prasknutia. O zlúčeninách bóru sa viac dozviete v pokuse Trimetylester kyseliny boritej.

Index lomu borosilikátového skla je takmer rovnaký ako index lomu oleja, a preto skúmavka pod hladinou oleja zmizne. Obyčajný sklenený pohár (index lomu asi 1,52) v slnečnicovom oleji úplne nezmizne, zostanú z neho viditeľné slabé obrysy. Pri skúmavke niekedy vidno jemný tieň, pretože indexy lomu sa nezhodujú úplne presne a menia sa aj s teplotou a farbou svetla.

Zaujímavé sklo, ktoré pod UV svetlom žiari, predstavuje pokus Uránové sklo.

chémia v praxi

Index lomu v praxi

Imerzné mikroskopy používajú kvapku oleja medzi objektívom a podložným sklíčkom. Olej má rovnaký index lomu ako sklo, takže sa svetlo neláme na vzduchovej medzere a obraz je pri veľkom zväčšení ostrejší.

Refraktometer meria index lomu roztokov. Včelári ním zisťujú obsah vody v mede, vinári obsah cukru v hroznovom muštu a v laboratóriu sa ním overuje čistota látok. Optické vlákna fungujú vďaka tomu, že jadro vlákna má väčší index lomu ako jeho plášť, takže svetlo sa na rozhraní úplne odráža a putuje vláknom na veľké vzdialenosti. Rovnaký trik, ako pri skúmavke, používajú aj konzervátori, keď lepia sklenené predmety lepidlom s rovnakým indexom lomu, aby spoj nebolo vidno.

čo budete potrebovať

Pomôcky

  • skúmavka alebo malá kadička z borosilikátového skla (pyrex, simax)
  • väčšia kadička alebo priehľadný pohár
  • slnečnicový olej alebo detský olej (prípadne glycerol)
  • druhá kadička s vodou na porovnanie
  • obyčajný sklenený pohárik na porovnanie (voliteľne)

krok za krokom

Postup

  1. Do väčšej kadičky nalejte slnečnicový alebo detský olej, do druhej kadičky vodu.
  2. Skúmavku ponorte najprv do vody. Pozorujte, že je dobre viditeľná.
  3. Skúmavku vyberte a osušte. Potom ju pomaly ponárajte do oleja a pozorujte, ako časť pod hladinou mizne.
  4. Skúmavku naplňte olejom, aby nezostal vzduch ani vnútri. Takto zmizne najlepšie.
  5. Na porovnanie vložte do oleja obyčajný sklenený pohárik a pozorujte, či zmizne rovnako.
  6. Skúmavku vytiahnite z oleja: znova sa „zhmotní“.

pozor

Bezpečnosť

  • Pokus je bezpečný. So sklom zaobchádzajte opatrne, aby sa nerozbilo.
  • Olej je klzký. Rozliaty olej hneď utrite, zo sklenených predmetov ho umyte teplou vodou so saponátom.
  • Použitý olej nelejte do umývadla, zlikvidujte ho spolu s ostatným kuchynským olejom.

tipy a zaujímavosti

Doplňujúce info

  • Kúzelníci predvádzajú trik, pri ktorom rozbitú sklenenú tyčinku „zázračne“ poskladajú v oleji. V skutočnosti majú v oleji ukrytú celú tyčinku, ktorá je neviditeľná. So sklenenými črepmi žiaci nepracujú.
  • Podobne „miznú“ aj gélové guľôčky (hydrogélové perly) vo vode. Nasiaknuté vodou majú index lomu veľmi blízky vode, a preto ich vo vode takmer nevidno.
  • Diamant sa leskne a iskrí práve preto, že má veľmi vysoký index lomu a svetlo sa v ňom mnohokrát odráža.

rozumieš tomu?

Otestuj sa

5 otázok · okamžité vyhodnotenie

Kvíz: Neviditeľná skúmavka

Otázka 1/5

Prečo skúmavka v oleji „zmizne“?

Skóre: 0

Najprv vyberte odpoveď.

Chcete tento pokus naživo?

Ukážem ho vašim žiakom ako súčasť vedeckej show.

Ponuka pre školy →