Lichtverstrooiing en lichtgeleiding

1.Voorbereiding

Materiaal + stoffen

• Zaklamp
• Laserpointer
• Laserwaterpas
• Doorzichtige plastic fles
• Doorzichtig bakje
• Melk
• Boortje

2.Uitvoeren

a.Werkwijze

Lichtverstrooiing:

1. Neem een doorzichtig plastic bakje
2. Vul het bakje met water
3. Plaat een zaklamp aan een kant van het bakje
4. Voeg een melkdruppel aan het water toe en meng
5. Observeer aan de andere kant van het bakje
6. Verhoog geleidelijk de melk concentratie en blijf observeren

Herhaal en experiment met de laserwaterpas

Lichtgeleiding:

1. Neem een doorzichtig frisdrankflesje
2. Boor er dicht bij de bodem een gaatje in
3. Vul de fles met water en plaats de dop er zo snel mogelijk op.
4. Plaats de laserpointer aan de andere kant van de fles zodat deze door het water schijnt en op het gaatje valt.
5. Maak de dop los

3. Verklaring

Melk is een emulsie van vet druppels in water die gestabiliseerd wordt door eiwit moleculen die zich gedragen als emulsifiers en daardoor supermoleculen vormen. Deze druppels verstrooien het licht op dezelfde manier als de moleculen en deeltjes die in de lucht om ons heen aanwezig zijn het licht verstrooien.

Het witte licht zoals het door de zaklamp uitgezonden wordt bevat alle kleuren van de regenboog, blauw licht met de kortste golflengte en rood licht met de langste golflengte. Dit witte licht dat door de bak valt wordt verstrooid.

Lichtverstrooiing is een iets complexer fenomeen dan men in eerste instantie denkt. Men kan n.l. onderscheid maken door lichtverstrooiing door moleculen (Rayleigh verstrooiing) en lichtverstrooiing door deeltjes (Tyndall verstrooiing).

Bij Rayleigh verstrooiing wordt het licht niet geabsorbeerd als het op een molecuul valt, en dus niet in een aangeslagen toestand gebracht, maar via het molecuul in een andere richting doorgestuurd. Licht is een elektromagnetische trilling, en de elektronen in een molecuul worden door een passerende golf in trilling gebracht. Deze trillende elektronen zenden vervolgens zelf ook weer licht uit waardoor een gedeelte van het invallende licht verstrooid wordt. Lichtfotonen buigen als het ware af. De mate van verstrooiing word bepaald door de golflengte van het licht. Als de golflengte korter is (blauw licht) is de verstrooiing efficiënter. Dit verklaart ook waarom we overdag een blauwe lucht kunnen zien: blauw licht heeft een kortere golflengte dan rood licht, en wordt daarom veel meer verstrooid dan kleuren met een langere golflengte. Hierdoor is het blauwe licht in een zijwaartse richting veel beter zichtbaar dan langere golflengte. Het gevolg is dus dat we deze blauwe fotonen van alle kanten zien komen, zodat de hemel in alle richtingen blauw lijkt. Door de lange weglengte door de atmosfeer, wordt het grootste deel van het blauwe licht uit de bundel verwijderd en blijft het rode deel van het spectrum over.