Lom světla a měření indexu lomu

V rámci prvního cvičení z fyziky věnovaného optice jsme se žáky třídy 17L SPŠST Panská spočítali několik úloh zaměřených na zákon lomu. Následně jsem pak chtěl, aby si některé experimenty vyzkoušeli samostatně.

Jako první jsem přinesl do učebny krabice od kakaa a vysvětlil: „Uvnitř je na stěně proti té, v níž je udělán otvor, obrázek. A já bych rád věděl, co na tom obrázku je. Můžete porušit školní řád a vzít si k tomu iVěc.“

Žáci se okamžitě pustili do zkoumání krabice.

„Pokud budete mít pocit, že byste uvítali i něco dalšího, klidně se zkuste ptát,“ nabízím další možnosti. Vzhledem k tomu, že jsme se v hodinách už bavili o optických vláknech, žáci velmi brzo přišli s myšlenkou, že s optickým vláknem by bylo do krabice lépe vidět. Optická vlákna jsem měl připravena a žákům jsem je tedy půjčil.

Když žáci prozkoumali obrázek ukrytý v krabici, upozornil jsem je, že si právě sami zkusili metodu používanou u laparoskopických operací. Lékař potřebuje do těla pacienta posvítit a sledovat obraz poškozeného orgánu, přičemž chce na těle pacienta zanechat minimální škody; proto využívá optická vlákna.

Pak jsem zapůjčil na prohlédnutí kvalitnější optické vlákno - velmi podobné těm, která se používají k vedení informací z urychlovače částic v CERNu.

Posledním experimentem, který měli žáci prozkoumat, byla jedna z několika aplikací totálního odrazu světla. V tomto případě se jednalo o špejli ve zkumavce, ve které byla zčásti nalitá voda, ponořené do kádinky s vodou. Na všetečné učitelovy otázky žáci dokázali odpovídat tak, že vysvětlení experimentu vymysleli za několik okamžiků.

„Nyní bych rád, abyste si zkusili netradičním způsobem určit index lomu plastového půlválce,“ říkám a ukazuji zmenšenou podobu půlválce, se kterým jsem již prováděl experimenty v teoretických hodinách. Rozdávám žákům návod, polystyrenové podložky a špendlíky a žáci po chvíli začínají samostatně pracovat. Během několika minut si každý žák zkusí umístit na polystyren tři špendlíky tak, aby byly při pohledu přes plast vidět v jedné úsečce. Po odstranění plastu je patrné, že špendlíky na jedné úsečce neleží - při pohledu přes plast nastal lom světla. Na základě polohy špendlíků lze odměřit úhel dopadu a úhel lomu světla a dopočítat index lomu použitého plastu. Většina skupin se k požadovanému výsledku dobrala bez větších problémů.

Doufám, že provedené experimenty povedou k hlubšímu zapamatování si zákona lomu a jeho aplikací.

Průběh cvičení věnovaných optice zobrazují fotografie.

Autor fotografií:

Jaroslav Reichl

© Jaroslav Reichl, 15. 10. 2019