1

Optica is het deel van de fysica:◦ dat eigenschappen van het licht beschrijft, ◦en zich bezighoudt met de verschijnselen

die zich voordoen als licht invalt op voorwerpen

Maar wat is licht?

2

Licht is een vorm van energie !

Zonlicht duwt gas weg uit de komeetkop

Zonlicht wordt omgezet in elektrische energie

Licht doet molentje draaien

3

4

Proef: a) Bladgroenverrichting of fotosynthese (cfr. biologie)

b) Radiometer van Crookes c) Een brandende kaars d) Een brandende gloeilamp Waarneming: a) In het blad van de plant worden glucose en zuurstof gevormd.

In het blad afgeschermd van de lichtbron door aluminiumfolie gebeurt geen fotosynthese

b) Het molentje draait van zodra het wordt beschenen. Wanneer het licht wordt gedoofd, stopt de beweging van het molentje

c) Een brandende kaars geeft licht d) Een brandende gloeilamp geeft licht

5

Besluit: a) Fotosynthese ( = produceren o.i.v. licht ) gaat slechts

door indien er voldoende licht aanwezig is.◦ Licht wordt omgezet in chemische energie

b) Om het molentje te laten draaien is er licht nodig ◦ Licht wordt omgezet in bewegingsenergie

c) Door verbranding van het kaarsvet wordt licht geproduceerd◦ Chemische energie wordt omgezet in licht

d) Elektriciteit wordt in de lamp omgezet in licht ◦ Elektrische energie wordt omgezet in licht

6

Algemene conclusie Licht heeft verschillende uitwerkingen. ◦Het kan de bewegingstoestand van

voorwerpen veranderen,◦de aard van de stof veranderen.

Daarom is licht EEN VORM VAN ENERGIE, we spreken van stralingsenergie.

7

8

Voorwerpen die zelf licht produceren, noemt men lichtbronnen.

9

bakstenen

spiegel

koffiekan

bloemen

vaas…

10

Voorwerpen die geen licht produceren, noemt men donkere voorwerpen.

11

cd en cd-doosje zijn …

Dit deksel is …

Dit deksel is …

ondoorschijnend

doorzichtig

doorschijnend

12

Proef: a)Een gloeilamp laten branden. b)Een TL- lamp laten branden Waarneming:

a)Het dun metalen draadje gloeit op en zendt licht uit.

b) Het gas gloeit op en zendt licht uit. Besluit: De stoffen produceren zelf licht-> Het zijn lichtbronnen De gloeilamp en de TL-lamp zijn lichtbronnen. Algemene Conclusie Voorwerpen die zelf licht produceren, noemt men lichtbronnen. Een lichtbron zet een energievorm om in licht. Voor de aarde is de zon de grootste lichtbron.

13

Proef: a) Laat licht invallen op een metalen scherm. b) Herhaal met een matglazen scherm. c) Herhaal met een glazen scherm.

Controleer de hoeveelheid licht dat door het scherm dringtWaarneming: a) het metalen scherm laat geen licht door. b) het matglazen scherm laat een klein deel licht door. c) het glazen scherm laat bijna alle licht door. Besluit Voorwerpen die zelf geen licht produceren, noemt men donkere voorwerpen.

Ze zijn pas zichtbaar wanneer de lichtstralen afkomstig van een lichtbron worden teruggekaatst en ons oog treffen.

De hoeveelheid doorgelaten licht hangt af van:◦de dikte van de laag en van de aard van de stof

14

Algemene conclusie Een lichtbron is een voorwerp die zelf licht uitstraalt. Een donker lichaam of donker voorwerp is een

voorwerp die het licht enkel weerkaatst naar ons oog,we onderscheiden 3 soorten donkere lichamen◦ ondoorschijnende lichamen: zij laten geen licht door;◦ doorschijnende lichamen: zij laten het licht gedeeltelijk door;◦ doorzichtige lichamen: ze laten bijna al het licht door.

Licht dat niet-doorgelaten wordt, wordt geabsorbeerd en/of teruggekaatst

15

Proef: Kijk door een soepele rubberen darm naar een kaarsvlam.

Waarneming: Om de vlam te kunnen waarnemen moet men de

darm gestrekt houden Conclusie In een doorzichtige middenstof plant licht zich

rechtlijnig voort.

16

17

Foto lucht conclusie

Licht plant zich rechtlijnig voort zoals je kan waarnemen op de foto.

Ook als de zon achter de wolken schuilgaat en er hier en daar lichtbundels door het wolkendek doorgelaten worden, plant het licht zich rechtlijnig voort

18

Volkomen rechtlijnige laserstralen

In een homogene optische middenstof plant het licht zich rechtlijnig voort

19

Miniatuur laserapparaat uit CD-spelerMiniatuur laserapparaat uit CD-speler

Laseropstelling in labLaseropstelling in lab

Laser: lichtbron die zeer bijzondere lichtgolven voortbrengt. Laserlicht loopt slechts in één bepaalde richting, het blijft evenwijdig. Het is licht van slechts één kleur : alle golven zijn identiek aan elkaar.

20

21

22

Kun je lichtstralen zien? Lichtstralen zijn dus onzichtbaar. Omdat licht zich in principe rechtlijnig voortplant, stellen

we ons licht voor als bestaande uit lichtstralen. In werkelijkheid bestaat licht NIET uit stralen, maar kan

licht beschreven worden als elektromagnetische golven of als deeltjes die men fotonen noemt. ◦ Het blijkt echter heel handig om de werking van bijvoorbeeld

spiegels en telescopen uit te leggen door gebruik te maken van een model waarin licht als stralen wordt opgevat.

Een lichtbron zendt lichtstralen uit, die we gezamenlijk als lichtbundel aanduiden.

De stralen in een lichtbundel kunnen ten opzichte van elkaar verschillende richtingen hebben.

23

Proef: a) : een laserstraal richten op de muur b) : een lamp richten op de muur. Krijtstof uitstrooien voor de lichtbron. Waarneming: Zowel bij de laser als bij de lamp wordt een lichtbundel zichtbaar. De lichtbundel is begrensd door rechte lijnen. Conclusie Een lichtstraal is de baan van een foton. Een lichtbundel is een verzameling lichtstralen. Een lichtbundel is zichtbaar doordat stofdeeltjes of waterdruppels in de lucht

het licht terugkaatsen naar het oog. Voorstelling van een lichtstraal: Lichtsnelheid: 300.000 km /s OF 7,5 maal de omtrek van de aarde / s

24

Bolle lens

Evenwijdige Evenwijdige bundelbundel

ConvergerendeConvergerende bundelbundel

DivergerendeDivergerende bundelbundel

25

Proef: Plaats een bolle lens op verschillende afstanden voor een lichtbron.

Voorzie de lichtbron van een plaatje met een horizontale gleuven. Breng een scherm evenwijdig aan de stralengang.Waarneming:

In een evenwijdige lichtbundel lopen de lichtstralen evenwijdig In een convergerende (naar elkaar toe) lichtbundel lopen de

lichtstralen samen In een divergerende ( uit elkaar) lichtbundel lopen lichtstralen uit

elkaar

26

27

Huygens 1629-1695

Newton 1642-1727

Lichtstralen zijn golven

Een lichtstraal is een stroom van deeltjes

28

Lichtstraal = Stroom van Lichtstraal = Stroom van fotonen fotonen Een foton is Een foton is tegelijk deeltje en golftegelijk deeltje en golf

Einstein 1879-1955

Planck 1858-1947

29

Reeds in de 17de eeuw ontdekte Christiaan Huygens dat licht zich net zo gedroeg als een golf op een wateroppervlak. Enkele jaren later beweerde Isaac Newton echter dat licht bestaat uit deeltjes. Met beide theorieën kan je een deel van de eigenschappen van het licht verklaren.

Door de eigenschappen van het licht te bestuderen, zijn veel toepassingen ontstaan. Met de golftheorie waarbij een lichtbron lichtgolven uitstuurt die ons oog treffen , kunnen

we niet alle lichtverschijnselen verklaren◦ Christiaan Huygens ( 1678) : licht gedraagt zich als een golf.

De lichtbron zendt deze deeltjes rechtlijnig in alle richtingen uit. Deze deeltjestheorie verklaart ook niet alle lichtverschijnselen. ◦ Isaac Newton ( 1704) : licht bestaat uit een stroom van lichtdeeltjes die ons oog treffen.

Elk foton bezit een bepaalde hoeveelheid energie ◦ Max Planck en Albert Einstein (20 ste eeuw) : licht bestaat uit een stroom van

lichtdeeltjes of fotonen Sommige lichtverschijnselen zijn te verklaren met de fotonen-theorie, andere met de

golftheorie.Daarom combineert men nu de 2 theorieën:

men vat het licht op als stroom van fotonen die zich volgens het golfverschijnsel verplaatsen

30

Handboek p. 130-134, cursus optica pag 5

31

Je weet al dat licht zich voortplant volgens rechte lijnen.

Als je nu een ondoorschijnend voorwerp in een lichtbundel brengt, dan zijn er lichtstralen die door het voorwerp worden tegengehouden:◦ Op een scherm of op de muur

ontstaan zo schaduwen. Het soort schaduw dat gevormd

wordt, is afhankelijk van de grootte van de lichtbron

32

Proef: Hou je hand tussen een lichtbron en een schermWaarneming: Op het scherm ontstaat een schaduwbeeld want je hand

houdt de lichtstralen tegen. Omdat het licht zich rechtlijnig voortplant is er achter je

hand een gebied waar GEEN LICHT komt. Er ontstaat een donkere ruimte of een schaduw.Conclusie Het gebied waar geen licht komt noemen we schaduw. Waar de schaduw op een scherm terechtkomt ontstaat een

schaduwbeeld. De aard van de schaduw wordt hoofdzakelijk bepaald door

de gebruikte lichtbron

33

kernschaduw

34

Scherp begrensde kernschaduw

35

kernschaduw

36

Proef: Plaats tussen een puntvormige lichtbron ( L ) en een scherm een ondoorschijnend voorwerp.

Waarneming: Tussen het voorwerp en het scherm is er een gebied

zonder licht Op het scherm ontstaat een scherp afgelijnd

schaduwgebiedConclusie Een puntvormige lichtbron vormt van een ondoorschijnend

donker voorwerp een scherp en donker schaduwbeeld Er ontstaat achter het voorwerp een kernschaduw. Kernschaduw is een gebied waar totaal geen licht komt

37

Puntvormige lichtbronnen leveren altijd een scherpe, donkere schaduw op: een kernschaduw of slagschaduw.

38

kernschaduw

bijschaduw

bijschaduw

39

Onscherp begrensde kernschaduw

40

kernschaduw

bijschaduw41

Proef: Plaats tussen een grote lichtbron en een scherm een ondoorschijnend voorwerp.

Waarneming: Tussen het voorwerp en het scherm ontstaan 3 gebieden:

Een gebied dat volledig belicht is Een gebied waar geen licht komt: “ kernschaduw” Een gebied dat slechts door een deel van de lichtbron verlicht wordt: de

“halfschaduw” Op het scherm ontstaat een onscherp schaduwbeeldConclusie Een NIET-puntvormige lichtbron vormt van een ondoorschijnend

donker voorwerp een onscherp schaduwbeeld Er ontstaat achter het voorwerp een kernschaduw en een

halfschaduw. Een halfschaduw is het gebied waar het licht komt van een deel van

de lichtbron

42

Bij een kleine lichtbron vormt zicht op het scherm een scherp afgelijnde schaduw. De schaduw wordt begrensd door de lichtstralen die rakelings langs het ondoorschijnende voorwerp gaan. Deze schaduw noemen we DE KERNSCHADUW.

Bij een grote lichtbron vormt zich op het scherm een grotere wazige schaduw. De schaduw bestaat uit een donker centraal gedeelte, de kernschaduw, en daarrond een half donker gedeelte, DE HALFSCHADUW.

De halfschaduw varieert van zeer donker nabij de kernschaduw tot vrij helder aan de buitenste rand.

43

44

45

De maan draait om de aarde. De lichtstralen van de zon verlichten altijd slechts het halve oppervlak van de maan.

Afhankelijk van de stand van de maan, is het gedeelte van het maanoppervlak dat we vanaf aarde zien geheel verlicht (vollemaan), gedeeltelijk verlicht of onverlicht (nieuwe maan).

Omdat we enkel het verlichte deel van de maan kunnen zien lijkt het alsof de maan van vorm verandert.

Dit noemen we de schijngestalten van de maan, deze zijn afhankelijk van de zon , de aarde en de maan

46

nieuwe maan (1)eerste kwartier (2)halve maan (3 + 7)volle maan (5)laatste kwartier (8)

47

Een zonsverduistering is een fenomeen, waarbij het licht van de zon de aarde niet bereikt, omdat de maan in de weg van het licht zit.

Eigenlijk is het niet de zon, maar een gedeelte van de aarde, dat verduisterd wordt.

De zon wordt door de maan bedekt en lijkt daardoor vanaf de aarde verduisterd te zijn

Wanneer de schaduw van de Maan op de aarde valt, ziet men vanuit het schaduwgebied een zonsverduistering.

48

1 = kernschaduw1 = kernschaduw

2 = bijschaduw2 = bijschaduw

49

Voorwaarden : Nieuwe maan

Aarde , Zon en Maan op één as

50

Zonsverduistering 1999, gezien vanuit Mir

51

Maanschaduw beweegt over de aarde

Zon: van diamantring tot corona

52

De ringen en de manen van Saturnus doen zonsverduisteringen ontstaan

Deze maan van Saturnus werpt een schaduw op Saturnus. In die schaduw is het zonsverduistering

De ringen van Saturnus werpen een schaduw op Saturnus. In die schaduw is het zonsverduistering.

53

Een maansverduistering doet zich voor wanneer de aarde precies tussen de zon en de maan staat.

Normaal weerkaatst de maan het licht van de zon naar de aarde, maar tijdens een maansverduistering staat de aarde in de weg en ontvangt de maan geen zonlicht; de maan bevindt zich in de schaduw van de aarde.

Een maansverduistering kan enkel plaatsvinden bij volle maan.

Wanneer de Maan door de slagschaduwkegel van de Aarde trekt , doet zich maansverduistering voor.

54

kernschaduw

bijschaduw

Vul de schets in de cursus pag 9 zelf aan

55

Voorwaarden : Volle maan

Aarde, Zon en Maan op 1as

56

Videoclip van maansverduistering

57

Schimmenspel in Indonesië

Een afschuwelijke operatie…

58

Een Een camera obscuracamera obscura is een is een gesloten doos met een kleine gesloten doos met een kleine opening: het opening: het diafragmadiafragma..

Elk voorwerpspunt kaatst lichtstralen terug doorheen het diafragma. Op het scherm ontstaan dan lichtvlekjes die samen een afbeelding van het voorwerp vormen: een reëel beeld. Dit beeld staat omgekeerd.

Een reëel beeld is een afbeelding die men kan opvangen op een scherm. 59

Link donkere kamer

De beroemde “camera obscura” in het Schotse Edinburg

Beelden van de stad worden in het donkere zaaltje onder de koepel geprojecteerd op een witte tafel.

Met een draaibare spiegel kunnen beelden vanuit elke richting naar binnen geprojecteerd worden.

60

Leerstof verwerken1. zonlicht wordt omgezet in energie

in

kennis

elektrischeeen zonnecel (fotovoltaïsche cel)

p135

Leerstof verwerken1. zonlicht wordt omgezet in energie

in

kennis

bewegings-

de radiometer van Crookes

Bij belichting door de zon of warmtestraling van bijvoorbeeld een hand warmt de zwarte, niet-reflecterende zijde van de vaantjes op. Aan de randen van de vaantjes botsen de moleculen aan de warme kant van de rand net iets harder dan aan de koele kant, waardoor er een netto kracht ontstaat.

Leerstof verwerken2.

kennis

p135

lichtbron donker voorwerp

zon

sterrenmaan

kaarsreflector op je fiets

koplamp van auto

petroleumlamp

bliksem

vuurwerk

spiegel

laser

Leerstof verwerken3.

kennis

p135

dun blad papier

ondoorschijnend doorschijnend doorzichtig

karton plastic folie

vensterglasserreglasmarmeren plaat

computerscherm ballon lucht

petflesblikje

water (afh. dikte laag)

olie (afh. dikte laag)

mist

Leerstof verwerken4.

kennis

p135

evenwijdige lichtbundeldivergerende lichtbundel

convergerende divergerendelichtbundel

Leerstof verwerken5.

kennis

p135

1 lichtbron

2 donker voorwerp

3 en 4 lichtbundel 5 en 6 lichtstraal

7 schaduw

8 schaduwbeeld

Leerstof verwerken6.

kennis

p135

zon, maan, aarde op 1 lijnde maan tussen de zon en de aarde

AARDEZON

INWENDIGE STRALEN

UITWENDIGE STRALEN

Zonsverduistering6.

Leerstof verwerken6.

kennis

p135

zon, aarde, maan op 1 lijnde aarde tussen de zon en de maan

UITWENDIGE STRALEN

INWENDIGE STRALEN

ZON AARDE

Maansverduistering6.

Leerstof verwerken7.

Inzicht

p136

a. fout, de maan is een donker voorwerp die het licht van de zon terugkaatst

b. juist

c. fout, het licht gaat in alle richtingen, divergerend vanuit de zon

d. fout, de bijschaduw bevindt zich rond de schijf, achter de schijf bevindt zich de kernschaduw

Leerstof verwerken8.

Inzicht

p136

c. licht terugkaatsen

9.a. fout, het beeld bij een donkere kamer is helder

b. fout, hoe kleiner de diameter van de openeing, hoe scherper het beeld

c. juist

d. juist

Leerstof verwerken10.

Inzicht

p136

De maan heeft geen atmosfeer, er is geen materie,geen deeltjes die het licht terugkaatsen, je ziet geen licht alleen een zwarte hemel en de zon als lichtbron,als een schijf aan de hemel.

De aarde heeft een atmosfeer met deeltjes die het licht terugkaatsen (overwegend het blauwe licht)

Leerstof verwerken11.

Inzicht

p136

a. linkerkant

b. Het schaduwbeeld van de maan op de aarde

c. zonsverduistering

d. bij dag

e. Nieuwe maan

Leerstof verwerken12.

Toepassen

p137

Leerstof verwerken13.

Toepassen

p137

S2

S1

Leerstof verwerken14.

Toepassen

p137

O3

O2

O1

Leerstof verwerken14.

Toepassen

p137

O3

O2

O1

Leerstof verwerken14.

Toepassen

p137

O3

O2

O1

Leerstof verwerken15.

Toepassen

p137

6m 0,90 m

1,5 m

10 m

Leerstof verwerken16.

Toepassen

p138

Afgeven als taak.

Nauwkeurig tekenen!

Berekeningen laten zien!(denk aan verhoudingen en evenredigheden!)

Leerstof verwerken17.

zelftest

p138

Warmtestraling of infrarood

Leerstof verwerken17.

zelftest

p138

Ultraviolet- of UV-straling

Leerstof verwerken17.

zelftest

p138

X-stralen of Röntgenstraling

23 januari 1896

Leerstof verwerken

17.

zelftest

p138

Radar en radiogolven

Leerstof verwerken

18.

zelftest

p138

Het licht kaatst terug op de fijne waterdruppeltjes in de mist

Leerstof verwerken

19.

zelftest

p138

Glazen deuren zijn doorzichtig en gevaarlijk.Je loopt er tegenaan…

20. zelftest

p138

a. fout

b. juist (vaas zonder bloem)fout

c. fout