Snells brytningslag — när ljus byter medium
När ljus går från ett medium till ett annat ändrar det riktning. Snells lag (Willebrord Snellius 1621): n₁ · sin θ₁ = n₂ · sin θ₂, där n är brytningsindex och θ är vinkeln mot normalen.
Räkna ut
Brytningsindex för vanliga ämnen
| Material | n (visuellt ljus) |
|---|---|
| Vakuum | 1,000 |
| Luft (1 atm, 20 °C) | 1,0003 |
| Vatten | 1,333 |
| Etanol | 1,361 |
| Olja | 1,47 |
| Vanligt glas | 1,52 |
| Kronglas | 1,52 |
| Flintglas | 1,58–1,71 |
| Polykarbonat (linser) | 1,59 |
| Safir | 1,77 |
| Rubin | 1,77 |
| Diamant | 2,42 |
| Strontiumtitanat | 2,41 |
| Is | 1,31 |
Vad är brytningsindex?
n = c / v, där c är ljushastigheten i vakuum (299 792 458 m/s) och v är ljushastigheten i mediet. Större n = långsammare ljus = mer brytning.
Brytning åt vilket håll?
- Från lägre n till högre n (luft → vatten): ljuset bryts mot normalen (vinkeln minskar)
- Från högre n till lägre n (vatten → luft): ljuset bryts från normalen (vinkeln ökar)
Totalreflektion (när ljuset stannar i mediet)
Vid övergång från högre n till lägre n finns en kritisk vinkel:
θ_krit = arcsin(n₂ / n₁)
Vid större vinklar än θ_krit reflekteras allt ljus tillbaka (totalreflektion). Detta är principen bakom:
- Fiberoptik — ljus håller sig kvar i fibern via totalreflektion
- Diamantens glans — högt brytningsindex (2,42) ger låg θ_krit (24,4°) → mycket totalreflektion
- Hägring i vägar och öknar — luftens varierande temperatur ger varierande n
Användning i vardagen
- Glasögon, kontaktlinser — brytningens kontrollerade förändring fokuserar ljuset
- Mikroskop, kikare, teleskop
- Optiska fibrer i internet- och TV-nät
- Sukkerterare (refraktometer) — mäter sockerhalt i juicer via brytningsindex
- Solglasögon (polariserande) — använder Brewsters vinkel
Dispersion — varför prisman skapar regnbåge
Brytningsindex är inte exakt samma för alla våglängder. Rött ljus bryts mindre än blått. När vitt ljus passerar genom ett prisma sprids färgerna upp i ett spektrum. Detta är också mekanismen för regnbågen — vattendroppar fungerar som små prismor.
Vanliga frågor
Vilken formel ligger bakom räkningen?
Den klassiska fysikformeln visas under räknaren tillsammans med en förklaring av variablerna. Räkningen följer samma definitioner som används i Skolverkets kursplaner för fysik 1 och 2.
Tar räknaren hänsyn till luftmotstånd, friktion eller andra verkliga effekter?
Nej, räknaren använder idealiserade formler (vakuum, friktionsfritt). I verkligheten kan resultatet skilja sig, särskilt vid höga hastigheter eller låga densiteter. Praktiska tumregler visas i förklaringen.
Vilka enheter används?
SI-enheter används som standard (meter, sekund, kilogram, newton). Räknaren visar ofta också omvandlingar till vardagsenheter (km/h, kalorier, etc.) där det är användbart.
Kan räknaren användas i fysikuppgifter och labb?
Ja — räknaren bygger på samma formler som kursplanerna. Den ersätter inte själva beräkningsstegen som ska visas i en labbrapport, men kan användas för att verifiera ett resultat.