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 , ktorý udáva, koľkokrát pomalšie sa svetlo v látke šíri ako vo vákuu:
Na rozhraní dvoch látok platí Snellov zákon lomu:
Ak sú indexy lomu oboch látok rovnaké (), 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
| Látka | Index lomu (približne) |
|---|---|
| vzduch | 1,00 |
| voda | 1,33 |
| slnečnicový olej | 1,47 |
| detský (minerálny) olej, glycerol | 1,47 |
| borosilikátové sklo (pyrex, simax) | 1,47 |
| obyčajné sodno-vápenaté sklo (poháre, fľaše) | 1,52 |
| diamant | 2,42 |
Laboratórne sklo sa najčastejšie vyrába z borosilikátového skla, ktoré poznáme pod obchodnými názvami pyrex alebo simax. Obsahuje asi 80 % oxidu kremičitého a okolo 13 % oxidu boritého , 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
- Do väčšej kadičky nalejte slnečnicový alebo detský olej, do druhej kadičky vodu.
- Skúmavku ponorte najprv do vody. Pozorujte, že je dobre viditeľná.
- Skúmavku vyberte a osušte. Potom ju pomaly ponárajte do oleja a pozorujte, ako časť pod hladinou mizne.
- Skúmavku naplňte olejom, aby nezostal vzduch ani vnútri. Takto zmizne najlepšie.
- Na porovnanie vložte do oleja obyčajný sklenený pohárik a pozorujte, či zmizne rovnako.
- 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.