door licht als een straal voor te stellen, is het gemakkelijk om met grote nauwkeurigheid drie bekende verschijnselen te beschrijven: reflectie, breking en verstrooiing. Laten we het even over ze hebben.
bij reflectie slaat een lichtstraal op een glad oppervlak, zoals een spiegel,en weerkaatst. Een gereflecteerde straal komt altijd van het oppervlak van een materiaal onder een hoek die gelijk is aan de hoek waaronder de inkomende straal het oppervlak raakte. In de natuurkunde hoor je dit de wet van reflectie noemen. Je hebt waarschijnlijk gehoord dat deze wet verklaard als ” de hoek van incidentie gelijk is aan de hoek van reflectie.”
reclame
natuurlijk leven we in een imperfecte wereld en zijn niet alle oppervlakken glad. Wanneer licht op een ruw oppervlak valt, reflecteren inkomende lichtstralen onder allerlei hoeken omdat het oppervlak ongelijk is. Deze verstrooiing komt voor in veel van de objecten die we elke dag tegenkomen. Het oppervlak van papier is een goed voorbeeld. Je kunt zien hoe ruw het is als je ernaar kijkt onder een microscoop. Als het licht op papier valt, worden de golven in alle richtingen gereflecteerd. Dit is wat papier zo ongelooflijk nuttig maakt – je kunt de woorden lezen op een afgedrukte pagina, ongeacht de hoek waaronder je ogen het oppervlak bekijken.
“breking treedt op wanneer een lichtstraal overgaat van een transparant medium (lucht, laten we zeggen) naar een tweede transparant medium (water). Als dit gebeurt, verandert het licht van snelheid en buigt de lichtstraal, naar of weg van wat we de normale lijn noemen, een denkbeeldige rechte lijn die loodrecht op het oppervlak van het object loopt. De hoeveelheid buiging, of brekingshoek, van de lichtgolf hangt af van hoeveel het materiaal het licht vertraagt. Diamanten zouden niet zo glinsterend zijn als ze het binnenkomende licht niet meer afremmen dan bijvoorbeeld water. Diamanten hebben een hogere brekingsindex dan water, dat wil zeggen dat deze sprankelende, dure lichtvallen het licht in grotere mate vertragen.
lenzen, zoals die in een telescoop of in een bril, maken gebruik van breking. Een lens is een stuk glas of een andere transparante stof met gebogen zijden voor het concentreren of verspreiden van lichtstralen. Lenzen dienen om het licht bij elke grens te breken. Als een lichtstraal het transparante materiaal binnenkomt, wordt het gebroken. Als dezelfde straal uitgaat, wordt hij weer gebroken. Het netto effect van de breking op deze twee grenzen is dat de lichtstraal van richting is veranderd. We maken gebruik van dit effect om iemands visie te corrigeren of te verbeteren door verre objecten dichterbij of kleine objecten groter te laten lijken.
helaas kan een straaltheorie niet alle gedragingen van licht verklaren. We hebben een paar andere verklaringen nodig, zoals die we hierna behandelen.