Newton klas 4H

H3

LichtbeeldenLichtbeelden

Voortbeweging

Licht beweegt zich voort in rechte lijnen: stralen.

Schaduw ontstaat als een ondoorzichtig voorwerp de baan van het licht verspert.

Hele grote zwaartekracht kan lichtstralen een beetje afbuigen.

ster

Optische eigenschappen

Als licht op een voorwerp valt, treden er drie verschijnselen op:

Reflectie (spiegeling)

Absorptie (opname)

Refractie (breking)

Periode 2 LICHT & GELUID

SamenvattingReflectie (spiegeling) Wordt bepaald door de spiegelwet:

hoek van inval=

hoek van terugkaatsing

Hoeken worden altijd gemeten ten opzichte van de normaal (loodlijn).

normaalhoek van invalhoek van terugkaatsing

Absorptie (opname)

Bij absorptie wordt licht opgenomen door een stof en omgezet in warmte (beweging van de atomen en moleculen).

De combinatie van absorberende en reflecterende eigenschappen van een voorwerp bepaalt onder andere de kleur van een voorwerp.

terugkaatsing

Spiegelende terugkaatsing Diffuse terugkaatsing

Refractie (breking) Op het grensvlak tussen twee stoffen met verschillende optische eigenschappen verandert de lichtstraal dan van richting.

De richtingsverandering wordt bepaald door de brekingsindex en de Wet van Snellius:

rsinisin

=n →21

normaal

ir

Medium 1Medium 2

n=n

→→

1221

1

Tweede vorm van breking

Bij breking van de normaal af (van een dichtere naar een dunnere stof) is de hoek van breking (r) groter dan de hoek van inval (i).

In dit geval treedt breking op tot maximaal de grenshoek. Bij een grotere hoek van inval treedt totale reflectie op. Voor de grenshoek geldt: sin(g) = n21

Medium 2 Medium 1

breking

perspex

perspex

Totale terugkaatsing

Convergerende en divergerende werking

De lenzenformule

hoofdas

+

F F

L

Lenzen

Een lampje in punt LEen lensDe hoofdas door het optischmidden van de lens

Met een +-teken geven we aandat het om een positieve, dusconvergerende lens gaat.

De sterkte van de lens wordtaangeduid door aan beidezijden het brandpunt van de lens weer te geven.

90°

1e constructie-straal

hoofdas

+

F F

LDe lichtstraal valt loodrecht in op de lens.

De lichtstraal gaat vervolgens verder door het brandpunt aan de andere zijde van de lens.

90°

2e constructie-straal

hoofdas

+

F F

LDe 2e constructiestraal is de straal die precies door het optisch midden van de lens gaat.

Deze straal gaat aan de andere kant van de lens gewoon rechtdoor.

90°

3e constructie-straal

hoofdas

+

F F90°

LDe laatste constructiestraal gaat eerst door het linker brandpunt F en valt dan op de lens.

Deze constructiestraal gaat vervolgens aan de andere kant verder in een lijn loodrecht vanaf de lens.

90°

Andere lichtstralen

hoofdas

+

F F90° B

LAlle lichtstralen die vanuit punt L vertrekken en op de lens vallen, gaan ook door het beeldpunt B.

Afstanden bij lenzen

v b

hoofdasF F

B

LDe voorwerpsafstand v is de afstand tussen de middellijn van de lens en een evenwijdigd lijn door L.

fDe brandpuntsafstand f is de afstand tussen de middellijn van de lens en een evenwijdige lijn door F.

De beeldafstand f is de afstand tussen de middellijn van de lens en een evenwijdige lijn door B.

f

b1

+v1

=f1

Om b uit te rekenen, als je v en f kent gebruik je:

b+vb•v

=ff-vf•v

=bf-bf•b

=v

Om v uit te rekenen, als je b en f kent gebruik je:Om f uit te rekenen, als je v en b kent gebruik je:

De lenzenwet wordt echter meestal zo geschreven:

Aanslaan op rekenmachine geeft 0,0166667

Aanslaan op rekenmachine geeft 0,0166667

Voorbeeld: v =15cm; f=12cm Bereken b.

2. VergroterIn een vergrotingstoestel maakt men van een negatief van 24 x 36 mm een vergroting 12 x 18 cm, de brandpuntsafstand van het vergrotingsobjectief is 50 mm. Bereken de afstand van het negatief tot het fotopapier.

Op verzoek van Robby H. een ingewikkelde opgave met uitwerking

1

1

1 1 1 1 1 1

50

1205 5

24invullen in de eerste vergelijking geeft:

1 1 1 1 1 5

50 5 50 5 51 6

5 6 50 300 60 5 60 30050 5

300 60 360 36,0

f b v b v

BB b bN N b v

VV v v

v v v v

v v mm b mmv

dus b v mm cm

2. Vergroter (uitwerking)

3 constructiestralen

De controlestraal gaat voor de lens door het brandpunt en na de lens evenwijdig verder

Drie kenmerken van het beeld:

• 1.Rechtopstaand of omgekeerd

• 2. vergroot, even groot of verkleind

• 3. reëel of virtueel

Bij een bolle lens geldt:– v>2f reëel verkleind, omgekeerd– v<f virtueel, vergroot, rechtopstaand– f<v<2f reëel, vergroot, omgekeerd

Beeldvorming animatie

Ook als het niet evenwijdig aan de hoofdas binnenvalt

Vergroting

BB’

VV’

VV’

BB’

Oog

Werking van het oog

accommoderen

N= nabijheidspunt (maximale accommodatie)

N B = beeldpunt

B = beeldpunt

accommoderen

oogafwijkingen

Sterkte van een lens

S =1

f(m)

S =100

f(cm)

S is de sterkte in dioptrie(D)

vb. een lens met een sterkte van - 2,5 dioptrie is een holle lens met een brandpuntsafstand (f)= - 0,40m

Een oudziende Natuurkunde leraar

Een oudziende Natuurkundeleraar heeft een nabijheidspunt op 45 cm voor zijn oog. Hij wil een boek kunnen lezen op 25 cm voor zijn oog. Bereken de sterkte van de bril die hij nodig heeft.

Uitwerking voorbeeldopgave

Een oudziende Natuurkundeleraar heeft een nabijheidspunt op 45 cm voor zijn oog. Hij wil een boek kunnen lezen op 25 cm voor zijn oog. Bereken de sterkte van de bril die hij nodig heeft.

Oplossing: de bril moet er voor zorgen dat het voorwerp dat op 25 cm staat een virtueel beeld krijgt op 45 cm.

Dus v=0,25m en b=-0,45m

Met de lenzenformule geeft dit f=0,56m dus S=+1,8dioptrie

Scherptediepte

• Definitie: “afstand waarover we het voorwerp kunnen verschuiven, waarbinnen het beeld voldoende scherp blijft”

• een groter diafragma geeft een kleinere scherptediepte