Chapter 1 · Section 4Textbook pages 14–15

Glass Slab and Everyday Refraction ഗ്ലാസ് സ്ലാബിലെ അപവർത്തനം

A laser beam goes into a thick glass slab, bends, travels through it, bends again – and comes out moving in exactly the same direction as before, only shifted sideways. Then we use the same idea to explain a coin that “appears” when water is poured, letters that float up under glass, a pond that looks shallower than it is, and why a fisherman aims below the fish.

📖 What you need (earlier pages of this guide)

1. Refraction in a glass slab – Fig 1.9

ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന രീതിയിൽ ഗ്ലാസ് സ്ലാബിലേക്ക് ലേസർ ടോർച്ചിൽ നിന്നുള്ള പ്രകാശം പതിപ്പിക്കുക. – Place a thick glass slab ഗ്ലാസ് സ്ലാബ് on a sheet of paper on the table and shine a laser torch on one of its faces, slanting, as in the figure. Look at the path of light പ്രകാശപാത through the glass from above.

⚠ Never shine a laser torch into anyone's eyes (or at a mirror towards a face); an adult should handle the laser.

In Fig 1.9 (b) the slab is ABCD. The laser ray PQ strikes the face BC at Q, travels through the glass along QR and leaves the face AD at R along RS. The dashed lines at Q and R are the normals.

🧪 Glass slab lab – follow the laser through ABCD

Glass n = 1.5 is used for the drawing. Try different angles: does RS ever stop being parallel to PQ? What happens to the sideways shift when the slab is thicker, or the angle bigger?

പ്രകാശപാത നിരീക്ഷിക്കാൻ കഴിഞ്ഞല്ലോ? – You could see the path of light, couldn't you? Now answer:

Q1. പ്രകാശരശ്മിക്ക് എവിടെയൊക്കെവച്ചാണ് അപവർത്തനം സംഭവിക്കുന്നത്? – At which points does the ray of light undergo refraction?

At two points: at Q, where it enters the glass (air → glass), and at R, where it leaves the glass (glass → air).
Why: refraction happens only at an interface വിഭജനതലം between two media. Inside the glass (one medium) the ray QR is a straight line. At Q the light goes from rarer to denser and bends towards the normal; at R it goes from denser to rarer and bends away from the normal.

Q2. പ്രകാശരശ്മിക്ക് ഗ്ലാസ് സ്ലാബിൽ ഉണ്ടാകുന്ന അപവർത്തനം കാണിക്കുന്ന രേഖാചിത്രം സയൻസ് ഡയറിയിൽ വരയ്ക്കൂ. – Draw a diagram in your science diary സയൻസ് ഡയറി showing the refraction of the ray in the glass slab.

Follow the step-by-step drawing below. A full diagram has: slab ABCD; incident ray PQ with an arrow; normal at Q; refracted ray QR bent towards the normal; normal at R; emergent ray RS bent away from the normal; angles i and r marked from the normals; RS parallel to PQ.
Why: examiners look for the normals (dashed), arrows on every ray, and angles measured from the normal – not from the surface.
✏️ Draw Fig 1.9 (b) step by step (for your science diary)

Q3. ഗ്ലാസ് സ്ലാബിലേക്ക് ലംബമായി പ്രകാശം പതിപ്പിച്ചു നോക്കൂ. പ്രകാശരശ്മിക്ക് അപവർത്തനം സംഭവിക്കുന്നുണ്ടോ? – Shine the light perpendicularly onto the glass slab. Does the ray undergo refraction?

No. A ray falling perpendicularly (along the normal, i = 0°) goes straight through the slab and comes out along the same line – no change of direction.
Why: rule 4 of refraction – a ray falling normally ലംബമായി പതിക്കുന്ന on an interface is not refracted. Press “Shine it perpendicularly” in the lab: Q, R and S all lie on one straight line and the sideways shift is 0. (Light still slows down inside the glass – it just does not change direction.)
⭐ What the glass slab shows

ഗ്ലാസ് സ്ലാബിൽ പ്രകാശം പ്രവേശിക്കുമ്പോഴും (Q) പുറത്തുവരുമ്പോഴും (R) അപവർത്തനം സംഭവിക്കുന്നു. Q യിൽ ലംബത്തോട് അടുക്കുന്നു, R ൽ ലംബത്തിൽ നിന്ന് അകലുന്നു. ലംബമായി പതിക്കുന്ന പ്രകാശരശ്മിക്ക് അപവർത്തനം സംഭവിക്കുന്നില്ല.

Refraction happens at both faces: at Q the ray bends towards the normal, at R it bends away from the normal by the same amount. So the emergent ray RS is parallel to the incident ray PQ, only shifted sideways (this shift is called the lateral displacement – extra). A ray falling perpendicularly is not refracted.

2. The coin that comes back – Fig 1.10

അപവർത്തനം - ചില പ്രായോഗിക പ്രവർത്തനങ്ങൾ

ഒരു പാത്രത്തിൽ നാണയം ഇട്ടശേഷം നാണയത്തെ നോക്കിക്കൊണ്ട് പിന്നിലേക്ക് നടക്കുക. നാണയത്തിന്റെ ദൃശ്യം കണ്ണിൽ നിന്ന് അപ്രത്യക്ഷമാകുന്ന സമയത്ത് മറ്റൊരു കുട്ടിയോട് പാത്രത്തിലേക്ക് ജലം ഒഴിക്കാൻ ആവശ്യപ്പെടൂ. – Put a coin in an opaque bowl. Keep looking at the coin and walk backwards. At the moment the coin disappears from view, ask a friend to pour water into the bowl (gently, so the coin does not move).

🧪 Coin-in-a-bowl lab

Step 1: with the bowl empty, move the eye (walk back) until the coin just disappears behind the rim. Step 2: pour water. The red line is the real path of light from the coin to the eye; the dashed line is where your eye thinks the light came from.

Q4. എന്ത് നിരീക്ഷിക്കുന്നു? ചിത്രം വിശകലനം ചെയ്ത് കാരണം കണ്ടെത്തൂ. – What do you observe? Analyse the figure and find the reason.

When water is poured, the coin becomes visible again – without moving the eye or the coin – and it looks raised.
Why: ജലം ഒഴിച്ചപ്പോൾ നാണയത്തിൽ നിന്ന് പ്രതിപതിച്ചു വരുന്ന പ്രകാശത്തിന് അപവർത്തനം സംഭവിച്ച് കണ്ണിൽ പതിക്കുന്നു. അതുകൊണ്ട് നാണയം വീണ്ടും ദൃശ്യമാകുന്നു. Light reflected from the coin now travels from water (denser) into air (rarer) at the water surface and bends away from the normal – towards the surface. This bent ray clears the rim and enters the eye. The eye traces it back in a straight line, so it sees the coin at a higher (raised) position.

3. Letters under a glass slab

Q5. ടെക്സ്റ്റ് ബുക്കിലെ അക്ഷരങ്ങൾക്ക് മുകളിൽ ഗ്ലാസ് സ്ലാബ് വയ്ക്കുമ്പോൾ അക്ഷരങ്ങൾ ഉയർന്നിരിക്കുന്നതായി തോന്നുന്നു. കാരണം എന്തായിരിക്കും? കണ്ടെത്തൂ. – When a glass slab is placed over the letters of your textbook, the letters appear raised. What could be the reason? Find out.

🧪 Raised-letters lab (side view)
Light from each letter travels up through the glass and, at the top surface, passes from glass (denser) into air (rarer), so it bends away from the normal. The rays reaching the eye are spread out more, and when the eye traces them back in straight lines they seem to come from a point above the real letter. So the letters appear raised.
Why: our brain always assumes light came to the eye in a straight line. Seen straight from above, the letters seem raised by about one-third of the slab's thickness for glass (4 cm slab → about 1.3 cm) – try the slider.

4. Picking up a coin under water – Fig 1.11

Q6. ചിത്രം 1.11 നിരീക്ഷിക്കൂ. ടഫിലെ വെള്ളത്തിനടിയിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ഒരു നാണയം ഒരു വശത്തുനിന്നു നോക്കിക്കൊണ്ട് എടുക്കാൻ ശ്രമിക്കുക. നാണയം എളുപ്പത്തിൽ എടുക്കാൻ കഴിയുന്നുണ്ടോ? കാരണം എന്തായിരിക്കും? കണ്ടെത്തൂ. – Look at Fig 1.11. Try to pick up a coin lying under the water in a tub while looking at it from one side. Can you pick it up easily? What could be the reason? Find out.

🧪 Reach for the coin
No, it is not easy – your fingers usually reach the wrong place. The coin is not where it appears to be.
Why: light from the coin bends away from the normal as it leaves the water, so the eye sees the coin raised and shifted towards you. Your hand goes to this apparent position, which is above (and nearer than) the real coin. The more slanting your view, the bigger the error.

5. Why does a pond look shallower from far away?

Q7. ഒരു ജലാശയത്തിന്റെ അടിത്തട്ട് അകലെ നിന്ന് നോക്കുമ്പോൾ അടുത്തു നിന്ന് നോക്കുമ്പോൾ കാണുന്നതിനേക്കാൾ കൂടുതൽ ഉയർന്നതായി തോന്നുന്നു. കാരണമെന്ത്? – The bottom of a pond seems more raised when seen from far away than when seen from close by. Why?

🧪 Pond-depth lab – walk away from the edge

The pond is 3.0 m deep; your eye is 1.5 m above the water. The apparent position is found by tracing two neighbouring rays from the stone back from the eye – where they meet is what you see.

From far away, light from the bottom reaches your eye by leaving the water at a large angle of incidence (very slanting). Such rays bend much more away from the normal, so the point the eye traces them back to is raised much more – the bottom looks much shallower. Seen from close by (looking nearly straight down) the rays bend only a little, and the bottom looks only a little raised.
Why: the bending at the surface grows with the angle of incidence. In the lab a 3 m deep pond looks about 2.3 m deep from straight above but well under 1 m deep from 6–8 m away.
⚠ Water safety – ponds are deeper than they look

Temple ponds, quarry pools, canals and even swimming pools look shallower than they really are – especially when you look at them from a distance. Many drowning accidents in Kerala happen when someone steps into water thinking it is only waist-deep. Never jump or wade into unknown water; check the real depth with a stick, and swim only where an adult knows the water.

6. Fishing with a bow and arrow

Q8. അമ്പെയ്ത് മീൻ പിടിക്കുന്നവർ മീനിനെ കാണുന്നിടത്തു നിന്ന് അല്പം താഴേക്കാണ് അമ്പെയ്യുന്നത്. എന്തുകൊണ്ട്? – People who catch fish with a bow and arrow aim a little below where they see the fish. Why?

🎯 Fish-and-arrow lab (a paddy-field canal)
Because the fish is really lower (deeper) than where it appears. Light from the fish bends away from the normal when it comes out of the water, so the fisherman sees an image of the fish that is raised. An arrow does not bend like light – it goes almost straight – so aimed at the image it would pass above the fish. Aiming a little below the seen fish sends the arrow to the real fish.
Why: the eye sees the fish along the bent light path traced back straight; the arrow travels along a straight line. Try both buttons in the lab.
🚀 Go further (not in the textbook)

All these labs are drawn with Snell's law: n1 sin i = n2 sin r (i = angle with the normal in medium 1, r = angle with the normal in medium 2), using n = 1.00 for air, 1.33 for water and 1.5 for glass. In the glass slab the law is used twice – at Q and at R – and that is exactly why e = i and RS ∥ PQ.

Looking straight down, apparent depth = real depth ÷ n. So a 3 m pond looks 3 ÷ 1.33 ≈ 2.26 m deep, and letters under a 4 cm glass slab look 4 ÷ 1.5 ≈ 2.67 cm deep, i.e. raised by about 1.33 cm. For slanting views the apparent depth is even smaller – exactly what you saw in the pond lab.

🌴 Kerala connection

Children fishing with a small bow and arrow in a paddy-field canal (തോട്) learn by experience to aim low – long before they learn the word “refraction”. The same physics makes the steps of a temple pond (ക്ഷേത്രക്കുളം) look closer together under water than they really are, and makes your legs look short when you stand in a pool.

🌐 Explore online needs internet · opens in a new tab

7. Check yourself

🧭 Summary

Next: Atmospheric refraction – twinkling stars and the late sunset ▶