Waarom is een luchtbel onder water zilver?

Antwoord

Een luchtbel onder water is "zilver" omdat de stralen die erop invallen terugkaatsen en zo het effect van een spiegel geven.

Licht plant zich rechtlijnig voort zolang het in eenzelfde middenstof blijft. Zodra er een overgang is van een middenstof naar een andere middenstof, zal het licht voor een deel breken en voor een deel teruggekaatst worden. Het licht breekt naar de normaal toe als de eerste middenstof optisch ijler is dan de tweede, bijvoorbeeld bij een overgang van lucht naar water. (De normaal is de loodrechte op het scheidingsoppervlak.)

Het licht breekt van de normaal weg als de eerste middenstof optisch dichter is dan de tweede, bijvoorbeeld bij een overgang van water naar lucht. Bij deze tweede soort overgangen heb je een fenomeen dat totale weerkaatsing of totale terugkaatsing genoemd wordt. Bij de overgang van optisch ijl naar optisch dicht moet de straal altijd weg van de normaal breken. Bij een bepaalde invalshoek (de grenshoek) hoort een brekingshoek van 90°, dit wil zeggen dat de gebroken straal nog net in de tweede middenstof zit. Bij een invalshoek groter dan deze grenshoek past geen brekingshoek meer. Licht kan dus niet breken en wordt in zijn geheel teruggekaatst. Totale terugkaatsing heb je bij die invalshoeken die groter zijn dan de grenshoek. Voor de overgang water-lucht is deze grenshoek ongeveer 49°.

Bij de overgang van het licht dat van buitenaf, van water dus, invalt op de luchtbel, heb je een overgang van dicht naar ijl, dus heb je het fenomeen van totale weerkaatsing. Het licht dat onder een hoek kleiner dan de grenshoek invalt op de luchtbel wordt slechts gedeeltelijk teruggekaatst, het licht dat invalt onder een hoek groter dan de grenshoek wordt volledig teruggekaatst. Hoe kleiner de luchtbelletjes zijn, hoe gemakkelijker de invalshoek groter wordt dan de grenshoek. Je ziet dus eigenlijk de teruggekaatste stralen die afkomstig zijn van wand, wateroppervlak,... Vandaar het zilverachtige spiegeleffect.

Er is altijd wel een deel van het licht dat geabsorbeerd wordt door de middenstof, maar dat mogen we hier verwaarlozen.

Ik vrees wel dat ik met mijn antwoord een beetje te laat ben voor je examen fysica.