Pfeil, der die Richtung nach Hause ändert. Experiment

Ja, das ist ein hübsches und sehr einfaches Experiment. Und die Erklärung ebenso.

Es geht tatsächlich um den Brechungsindex . Das Glas von oben gesehen (links leer):

Der Brechungsindex$n$(oder Brechungsindex ) ist eine Materialeigenschaft. Es ist das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit$v$Licht im Material wie im Vakuum$c$:

Jedes Material hat seinen eigenen Wert,$n_{air}$,$n_{glass}$,$n_{water}$.

• Ein Lichtstrahl mit niedrigem bis hohem Brechungsindex wird nach innen gebogen (Einfallswinkel ist größer als Brechungswinkel).
• Ein Lichtstrahl mit hohem bis niedrigem Brechungsindex wird nach außen gebogen (Einfallswinkel ist kleiner als Brechungswinkel).

Für Luft$\to$Glas das Licht beugt. Für Glas$\to$Luft im Inneren, es biegt sich zurück. Der Strahl wird etwas zur Seite verschoben, aber immer noch in Ihre Richtung. Gleiche, aber entgegengesetzte Situation, wenn es auf die andere Innenseite des Glases trifft. Der Strahl ist dann wieder dort, wo er begonnen hat.

Mit Wasser im Glas, für Luft$\to$Glas beugt sich das Licht dennoch nach innen. Für Glas$\to$Wasser biegt es noch mehr. Es wird die andere Seite des Glases erreichen. Für Wasser$\to$Glas biegt es sich etwas zurück. Für Glas$\to$Luft biegt es den ganzen Weg zurück. Die Richtung ist dieselbe, aber der Strahl ist zur Seite verschoben.

Der Glaswechsel wird auf jeder Seite aufgehoben. Aber der Wasserwechsel ist es nicht.

Eine konvexe Linse erzeugt ein invertiertes Bild. Wenn wir das Objekt auf die doppelte Brennweite stellen, hat das Bild die gleiche Größe wie das Objekt, aber umgekehrt.

Das passiert im Video. Wenn das Glas leer ist, wirkt es nicht als Linse, sodass das Licht direkt durchgeht und wir beide Pfeile unverändert sehen. Wenn das Glas mit Wasser gefüllt ist, wirkt das Glas + Wasser wie eine zylindrische konvexe Linse , und dies erzeugt ein umgekehrtes Bild. Das Glas wurde sorgfältig so positioniert, dass das Objekt die doppelte Brennweite vom Glas entfernt ist, sodass das umgekehrte Bild ungefähr die gleiche Größe wie das Objekt hat.