SV Hoofdstuk 2 Licht

Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 2 Licht
Wat moet je leren/ kunnen voor het PW H2 Licht?
●
Alles noteren met significantie en in de standaard vorm ( in hoeverre dit lukt).
○ Eerst opschrijven wat de gegevens en formules zijn en wat gevraagd wordt.
TOETS VRAGEN
1. Leg uit vragen → Uitleggen OOK bij waar/onwaar vragen (altijd uitleg geven waarom wel of waarom
niet).
2. Spiegelen → Voorkennis H2 (1e aantekeningen van H2) → Hoek I = Hoek T
3. Breking → N (L → M) = Sin I : Sin R
a. M → L = 1:N = Sin I : Sin R
b. VB: N= 1,4 → Bereken de grenshoek
4. Convergent en divergent
5. Construeren van het beeld. Alleen positieve lenzen worden gevraagd
6. 1:f = 1:b + 1:v
a. n = b:v / n= bb’: v v’
b. S= 1: f(meters)
+ lens = + brandpunt
Virtueel beeld= ­b
VERGEET JE GEODRIEHOEK, REKENMACHINE, BINAS EN GOEDE POTLOOD NIET!!
Binas Tabel:
● Brekingsindex: Tabel 18
● Formules Geometrische optica: 35B B3
LET OP BIJ HET INVULLEN VAN FORMULES DAT JE DEZELFDE EENHEDEN (CM, M OF DM) AANHOUDT!
1
Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 2 Licht
●
●
●
●
●
§1: Lichtbreking
§2: Lenzen, convergent, divergent, evenwijdig
§3: Rekenen met lenzen
§4: Constructiestralen tekenen
§5: Oog en Bril
§2.1 Lichtbreking
Als licht op een doorzichtig (kan gekleurd) oppervlak valt verandert de lichtstraal van richting, de lichtstraal gaat
namelijk breken. Dit verschijnsel heet lichtbreking. De hoek waaronder een lichstraal breekt is afhankelijk van
de stof en van de hoek van inval. De hoek van inval is de hoek tussen de normaal en de invallende lichtstraal.
Als de lichtstraal is gebroken is de hoek tussen de normaal en de gebroken lichtstraal de hoek van breking.
De hoek van breking bereken je als volgt (bij een invallende lichtstraal van LUCHT NAAR MEDIUM)! ­­>
1. Je tekent de normaal (loodrecht op het oppervlak)
2. Je meet de hoek van inval op.
3. Je gebruikt de forumule N= Sin I : Sin R
De formule N= Sin I : Sin R kan je ook schrijven als:
Sin I= N x Sin R of Sin R= Sin I : N.
4. Je kijkt welke gegevens je hebt:
a. bijvoorbeeld: N (brekingsindex)= 1,5 en de hoek van inval is 45 graden
b. Je kijkt wat je wilt weten, in dit geval is dat Sin R, dus je gebruikt de formule Sin R= Sin I : N.
c. Je vult de waarden in in de formule → Sin R = Sin (45) : 1,5 ± 0,47. Je weet nu dat de Sin van R
gelijk is aan ongeveer 0,47. Sin ­1 (0,47) ± 28 graden. De hoek van breking/ refractie is dus
ongeveer 28 graden.
Als een lichtstraal van Medium naar Lucht breekt doe je het volgende:
1. Je tekent de normaal (loodrecht op het oppervlak)
2. Je meet de hoek van inval op.
3. Je gebruikt de formule 1:N = Sin I : Sin R
a. De formule 1:N = Sin I : Sin R kan je ook schrijven als:
Sin R= Sin i x N of Sin I= Sin R : N
4. Je kijkt welke gegevens je hebt:
a. Bijvoorbeeld: N= 1,5 en de hoek van inval is 20 graden
b. Je kijkt wat je wilt weten, in dit geval is dat Sin R, dus je gebruik de formule Sin R= Sin I x N
c. Je vult de waarden in in de formule → Sin R = Sin (20) x 1,5 ± 0,51. Je weet nu dat de Sin van R
gelijk is aan ongeveer 0,51. Sin ­1 (0,51) ± 31 graden. De hoek van breking/ refractie is dus
ongeveer 31 graden
De brekingsindex kan je vinden in de BINAS op tabel 18
Als een de invallende lichtstraal langs de normaal gaat, gaat de lichtstraal ongebroken door het oppervlak heen.
Als een lichtstraal bijv. een blokje perspex binnengaat wordt de lichtstraal gebroken maar ook als de lichtstraal
het blokje weer uitgaat.
2
Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 2 Licht
PLUS ­ de grenshoek
De grenshoek ( hoek i (met een kleine g) is de maximale hoek waaronder een brekende lichtstraal nog breekt.
Als de hoek van inval groter is dan een bepaalt aantal graden gaat de lichtstraal langs de optische as verder.
Deze grenshoek kan je als volgt berekenen.
Sin g= 1 : N
Voorb. → N= 1,5
1 : 1.5= ⅔ → Sin ­1 (⅔) ± 42 graden.
Je weet nu dat de grenshoek van een stof met de brekingsindex van 1,5 bij een hoek van ± 42 graden of kleiner
breekt. Wanneer de invallende hoek groter is dan 42 graden zal de lichtstraal langs de optische as verder gaan.
­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­
§2 De lens
Je hebt 2 verschillende soorten lenzen:
1. Positieve lenzen (bol)
2. Negatieve lenzen (hol)
Een positieve lens heeft een convergerende werking (naar elkaar toe). Als een convergente lichtbundel op de
lens valt gaat deze lichtbundel convergent verder. Als een evenwijdige lichtbundel op een + lens valt gaat deze
lichtbundel ook divergent verder.
Een negatieve lens heeft een divergerende werking (van elkaar af). Als een divergente of evenwijdige lichtbundel
op de ­ lens valt gaat deze lichtbundel divergent verder.
In een fototoestel zit een + lens. Als het beeld door de lens heen gaat wordt het verkleind en komt het op de chip
terecht.
­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­
§3 Rekenen aan lenzen
Het punt waar alle lichtstralen samen komen bij een positieve lens heet een brandpunt. Een brandpunt heeft
de letter F en ligt op de hoofdas. De afstand tussen de F en de lens is de brandpuntsafstand: f.
De brandpuntsafstand bepaalt de sterkte van de lens.
Het beeld, B is bij een beamer het plaatje wat gevormd wordt op het scherm. Het voorwerp, V is bij een
beamer de dia die je wil projecteren. D.m.v. een lamp in de beamer wordt de dia op de lens afgebeeld waar
deze wordt gebroken en wordt afgebeeld op het scherm. De afstand tussen het voorwerp en de lens is de
voorwerpsafstand v. De afstand tussen de lens en het voorwerp is de beeldafstand b.
Om bijv. de f, b of v te berekenen gebruik je de volgende formule:
1 1 1
­ = ­ + ­
f b v
Deze formule is ook te schrijven als: 1:b = 1 : f ­ 1 : b of 1 : v = 1 : f ­ 1 : b
3
Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 2 Licht
Voorb.
Je wilt b bereken en weet f en v →
f= 2 cm
v= 4 cm
b= ?
1 : b= 1 : f ­ 1 : v= 1:2 ­ 1:4= 0,5 ­ 0,25 = 0,25
1 : b= 0,25 cm
b= 1 : 0,25 cm= 4 cm
b is dus 4 cm.
­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­
§4 Lichstralen tekenen
Om het beeld te construeren bij een positieve lens maak je altijd gebruik van 2 constructiestralen
1. Lichtstraal 1 gaat door het midden van de lens (kruising lens en optische as) en verandert niet van
richting
2. Lichstraal 2 gaat evenwijdig aan de hoofdas tot de lens en gaat dan recht door het brandpunt
3. (Lichstraal 3) gaat door het brandpunt VOOR tot de lens en gaat dan evenwijdig aan de hoofdas achter
de lens door
Vergroting berekenen
1. De vergroting berekenen kan op 2 manieren:
N = lengte beeld : lengte voorwerp ( bb’: vv’)
2. N= b:v (beeldafstand: voorwerpafstand).
Het getal wat er dan uitkomt is een getal groter dan nul. Als het getal tussen de 0 en 1 licht is het in de
natuurkunde nog steeds een vergroting. In het dagelijks leven wordt dan gesproken van een verkleining.
Virtueel beeld
Virtueel beeld is een beeld wat zich voor de lens en het voorwerp vormt. Dit gebeurt wanneer het voorwerp
tussen het brandpunt en de lens staat. De constructiestralen teken je dan op dezelfde manier, de
constructiestralen zullen in dit geval elkaar nooit raken. De constructiestralen moet je dan voor de lens
doorstippelen tot ze elkaar kruisen.
­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­
§5 Het oog
Het oog van buiten naar binenn is als volgt:
● Hoornvlies
● Voorste oogkamer
● Pupil
● Ooglens
● Glasachtig lichaam
● Netvlies
4
Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 2 Licht
Het hoornvlies ­ ooglens ­ glasachtig lichaam vormen samen een positieve lens.
● De brandpuntsafstand van het oog is ongeveer 17 mm
De iris regelt de lichttoevoer van je oog
● Fel licht= pupil klein
● Zwak licht= pupil groot
Accomoderen
Oogspieren kunnen het oog platter of boller maken
● Platter= slapper
● Boller= sterker
Je kijkt naar iets wat.... is
● Ver weg= plat
● Vlakbij= bol
Als de invallende lichtbundel die divergent is moet de lens heel sterk zijn (bol) om deze weer convergent te
maken. Bij een evenwijdige lichtbundel hoeft de lens veel minder sterk te zijn (slap) om deze weer convergent
te maken.
Oogafwijkingen
Er zijn 3 oogafwijkingen die te maken hebben met het accommoderen van de lens
● verziend
● bijziend
● oudziend
Als je bijziend bent zijn je ooglenzen te sterk of is de afstand tussen het hoornvlies en het netvlies te groot. Om
dit te corrigeren heb je een negatieve lens nodig. Deze zorgt ervoor dat de lichtbundel niet voor maar op het
netvlies terecht komt. Dit gebeurt doordat de invallende lichtbundel meer divergent wordt gemaakt en deze dus
op een andere plaats het netvlies raakt.
Als je verziend bent zijn je ooglenzen te slap of is je oogas te kort. Je ziet voorwerpen dichtbij dan niet scherp.
Om dit te corrigeren heb je een positieve lens nodig. Deze zorgt er namelijk voor dat de lichtbundel niet achter
het netvlies valt maar ervoor. De positieve lens maakt namelijk de invallende lichtbundel meer convergent
(naar elkaar toe) zodat de lichtbundel op het netvlies valt.
Als je oudziend hebt betekent dat dat je ooglens niet goed genoeg meer kan accomoderen (boller maken). Je
moet dan een bril met positieve lensen. Zie voor de werking hiervan: ‘verziend’.
Bij­ en verziendheid zijn ook op een andere manier te verklaren → (dit is mijn eigen manier misschien heb je er
wat aan. De getallen zijn willekeurig gekozen).
● Als een invallende lichtbundel op je netvlies valt is het goed en heb je geen bril nodig. Je hebt dan
nummer 5.
.
5
Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 2 Licht
●
Als een invallende lichtbundel voor je netvlies valt is het niet goed en heb je een bril met negatieve
glazen nodig. Want je oog (zonder bril) levert zoveel convergerende kracht dat de lichtstralen elkaar te
vroeg kruisen. Je hebt nummer 7. Om dit weer 5 te krijgen moet je een bril gebruiken met negatieve
glazen. Deze zijn ­2. 7­2=5. De negatieve glazen zorgen ervoor dat de lichtbundel sterk divergent
wordt, hierdoor worden je ogen een gedeelte tegen gewerkt als het gaat om het convergent maken van
de lichtbundel. Die tegenwerking komt door die negatieve glazen. Als je oog met 7 (kracht) blijft
convergeren komt de lichtbundel op je netvlies terecht.
●
Als een invallende lichtbundel achter je netvlies valt is het niet goed en heb je een bril met positieve
glazen nodig. Want je oog (zonder bril) levert te weinig convergerende kracht zodat de lichtstralen
elkaar kruisen op het netvlies. Je hebt dan nummer 3. Om dit weer 5 te krijgen moet je en bril gebruiken
met positieve glazen. Deze zijn 2. 3+2=5. De positieve glazen zorgen ervoor dat de lichtbundel sterk
convergent wordt, hierdoor is je oog al een beetje geholpen met het convergent maken van de
lichtbundel en kan het oog nog steeds 3 (kracht) leveren maar komen de lichtstralen wel op het netvlies
terecht.
Dioptrie en sterkte
Om aan te geven wat de sterkte is van een bril gebruik je de eenheid dioptrie (dpt). Als je de sterkte wil bereken
gebruik je de volgende formule:
● S (sterkte)= 1 : f (in METERS!!)
● f (in meters)= 1 : s
Voorbeeld
● f= 50 cm = 0,5 m
● S= 1 : 0,5 = 2
● S= 2
● S= 2
● f= 1 : 2 = 0,5
● f = 0,5 m
­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­
OP DE VOLGENDE BLADZIJDES STAAN:
● Alle formules
● Binas­Tabellen
● (Aan)­tekeningen
SUCCES MET HET LEREN!
DIT MOET JE NIET ALLEEN LEREN, LEES OOK JE EIGEN AANTEKENINGEN, TB EN WB EEN KEER
GOED DOOR!
6
Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 2 Licht
Alle formules H2
●
sin i
Lichtbreking Lucht → Medium → n = ­­­­­
sin r
● sin r = sin i : n
● sin i = n x sin r
●
1 sin i
Lichtbreking Medium → Lucht → ­­ = ­­­­­­
n sin r
●
Spiegeling → Hoek I = Hoek T
●
Grenshoek → Sin g = 1 : n
●
1 1 1
Lenzenformule → ­­ = ­­ + ­­
f b v
●
●
1 : b = 1 : f ­ 1 : v
1 : v = 1 : f ­ 1 : b
●
Vergroting →
○ N = b : v
○ N= lengte b : lengte v
●
Sterkte → S = 1 : f (in METERS)
○ f (in METERS)= 1 : s
­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­
Binas Tabellen
●
Brekingsindex → Tabel 18
●
Formules Geometrische optica (die hierboven staan) → Tabel 35B B3
7
Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 2 Licht
- (Aan)tekeningen Spiegelen → Constructie 1
Spiegelen → Constructie 2
Breking Lucht naar medium
Breking Medium naar lucht
Grenshoek
8
Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 2 Licht
Evenwijdige lichtbundel die door een + lens wordt gebroken tot het brandpunt.
3 Constructiestralen
Virtueel beeld
9