Miragec/Getty Images

Is het je ooit opgevallen dat een rietje er gebogen of gebroken uitziet als je er door een glas water naar kijkt? In werkelijkheid is het rietje volkomen recht; de illusie komt voort uit de fysica van lichtbreking.

Licht reist met verschillende snelheden in verschillende media. Het beweegt het snelst in de lucht, langzamer in water en het langzaamst in glas. Wanneer licht een grens tegenkomt tussen media met verschillende dichtheden, verandert de snelheid ervan, waardoor de lichtstralen buigen. Deze buiging of breking vervormt het beeld dat we zien van objecten die in water zijn ondergedompeld.

Wanneer je een rietje in een helder glas water bekijkt, gaan de lichtstralen die door het rietje reflecteren eerst door het water en vervolgens door het glas, voordat ze je ogen bereiken. De snelheidsverandering bij elk grensvlak buigt de stralen, waardoor het rietje verschoven lijkt, alsof het gebroken of verbogen is. Het effect is het sterkst nabij het grensvlak tussen water en lucht.

Breking verklaart ook waarom het ondergedompelde deel van het rietje vergroot lijkt. De buiging van het licht rond het rietje en de kromming van het glasoppervlak zorgen ervoor dat het beeld groter wordt, vergelijkbaar met hoe een vergrootglas werkt.

Lichtbreking kan beelden omkeren

Veel alledaagse voorwerpen – potloden, linialen, keukengerei – zullen er vervormd uitzien als ze door water worden bekeken. Zelfs grotere voorwerpen, zoals een zwembadskimmer, kunnen worden aangetast. Deze alledaagse experimenten illustreren hoe refractie onze waarneming verandert.

Voor een eenvoudige demonstratie vult u een glas met water en plaatst u een stuk papier met twee identieke pijlen (een boven en een onder de waterlijn) op ongeveer 10 tot 15 centimeter van het glas. Verplaats het papier langzaam vanaf de rechterkant van de glasplaat. Terwijl het licht door het water gaat, lijkt het alsof de pijl die boven het water is geplaatst naar de linkerkant oversteekt, waardoor een omgekeerd beeld ontstaat. Door de buiging van het licht lijkt de pijl ook groter dan hij in werkelijkheid is. Door de afstand tussen het papier en het glas te vergroten, wordt de schijnbare grootte van de pijl kleiner. Wanneer het papier tegen het glas wordt gehouden, is het mogelijk dat de pijl niet omkeert, maar er nog steeds vergroot en enigszins vervormd uitziet.

Probeer dezelfde opstelling met woorden op het papier om te zien hoe ze worden omgekeerd als gevolg van breking.