SPIEGELTJE, SPIEGELTJE AAN DE WAND … PR O EF LICHT EN ZIEN HOOFDSTUK 1 LICHT 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Lichtbronnen en donkere lichamen Interactie van het licht met voorwerpen Rechtlijnige voortplanting van het licht in een homogene middenstof Schaduwvorming Lichtbreking p xx p xx p xx p xx p xx HOOFDSTUK 2 ZIEN 2.1 2.2 2.3 2.4 Bouw van het oog Beeldvorming bij bolle lenzen Beeldvorming in het oog Zien doe je met de hersenen p xx p xx p xx p xx HOOFDSTUK 3 TERUGKAATSING EN SPIEGELS PR O EF 3.1 Terugkaatsingswetten bij vlakke spiegels 3.2 Beeldvorming bij vlakke spiegels 3.3 Gebogen spiegels p xx p xx p xx HOOFDSTUK 4 ELEKTROMAGNETISCHE STRALING 4.1 Elektromagnetische straling 4.2 Het elektromagnetisch spectrum 4.3 Verantwoord omgaan met straling p xx p xx p xx Kraak de code. CHECK IN • Ontcijfer deze tekst. Je mag hulpmiddelen gebruiken. … teh tdrow legeips nee po tlavni thcil slA @ NAWE_A_02_02_004@ • Hoe heb je de code kunnen ontcijferen? • Vervolledig de zin. Je bent nu ingecheckt. Wanneer je uitcheckt op het einde van dit thema, kun verklaren waarom je de tekst hebt kunnen lezen. 4 Licht en zien HOOFDSTUK 1 LICHT Lichtbronnen en donkere lichamen PR O EF 1.1 a Wat zie je op de foto? Om iets te zien, is er licht nodig. Laserstralen verlichten het hele festivalterrein. Als het ’s nachts onweert, is plots de hele hemel verlicht. Als je op dropping gaat, neem je het best een zaklamp mee. Lichtbronnen produceren licht. Natuurlijke lichtbronnen zenden uit zichzelf licht uit en zijn niet door de mens gemaakt. Kunstmatige lichtbronnen zijn wel door de mens gemaakt. Voorwerpen die geen licht produceren, zijn donkere voorwerpen. b Wat zie je als er op een donker voorwerp geen licht invalt? niets Hoofdstuk 1 - LICHT 5 c Vul de aan. voorbeeld natuurlijke lichtbron kunstmatige lichtbron donker voorwerp d Kruis het juiste antwoord aan. 2 maan 4 niet brandende zaklamp 7 spiegel 3 zon PR O EF 1 vuurvliegje 5 reflector 6 sterrenhemel 9 brandende kaars 8 stoel 1 2 3 4 5 10 brandende lamp 6 7 8 9 kunstmatige lichtbron natuurlijke lichtbron donker voorwerp • Lichtbronnen produceren licht. • Natuurlijke lichtbronnen zijn lichtbronnen die uit zichzelf licht uitzenden. • Kunstmatige lichtbronnen zenden licht uit door tussenkomst van de mens. • Donkere voorwerpen zijn voorwerpen die geen licht uitzenden. Ze zijn zichtbaar als er licht op valt. 6 Licht en zien 10 Interactie van het licht met voorwerpen 1 Onderzoeksvraag Wat gebeurt er met het licht wanneer het op een heldere glazen plaat valt? Hypothese Het licht n wordt op de heldere glazen plaatweerkaatst. n wordt door de heldere glazen plaat geabsorbeerd. n wordt door de heldere glazen plaat grotendeels doorgelaten. n verandert van kleur. Benodigdheden heldere glazen plaat – zaklamp Werkwijze • Verduister het lokaal. • Schijn met een zaklamp op de heldere glazen plaat. Waarneming Wat zie je? PR O EF 1.2 Besluit Licht dat invalt op een heldere glazen plaat wordt grotendeels doorgelaten. Onderzoeksvraag Wat gebeurt er met het licht als het op een matglazen plaat valt? 2 Hypothese Het licht n wordt op de matglazen plaat weerkaatst. n wordt door de matglazen plaat geabsorbeerd. n wordt door de matglazen plaat grotendeels doorgelaten. n wordt door de matglazen plaat gedeeltelijk doorgelaten. n verandert van kleur. Benodigdheden matglazen plaat – zaklamp Werkwijze • Verduister het lokaal. • Schijn met een zaklamp op de matglazen plaat. Waarneming Besluit Licht dat invalt op een matglazen plaat wordt gedeeltelijk doorgelaten. Hoofdstuk 1 - LICHT 7 a Voorwerpen die het licht niet doorlaten, zijn ondoorschijnende voorwerpen. Je ziet het voorwerp erachter n onscherp. x niet. n n duidelijk. b Voorwerpen die het licht slechts gedeeltelijk doorlaten, zijn doorschijnende voorwerpen. Je ziet het voorwerp erachter n onscherp. n niet. n duidelijk. c Voorwerpen die het licht (bijna) volledig doorlaten, zijn doorzichtige voorwerpen. Je ziet het voorwerp erachter n onscherp. n niet. n duidelijk. e Kruis aan. PR O EF d Noteer wat je ziet. Kies uit: ondoorschijnend voorwerp, doorschijnend voorwerp en doorzichtig voorwerp. voorwerp boek leeg wijnglas bedampte bril kalkpapier spiegel zuiver water 8 Licht en zien ondoorschijnend doorschijnend doorzichtig 3 Onderzoeksvraag Wat gebeurt er met het licht wanneer het op een wit papier valt? Hypothese Het licht n wordt op het witte blad weerkaatst. n wordt door het witte blad geabsorbeerd. n wordt door het witte blad doorgelaten. n verandert van kleur. Benodigdheden wit papier – zaklamp PR O EF Proefopstelling Werkwijze • Verduister het lokaal. • Proefpersoon 1 staat voor de klas met het gezicht naar de klas gericht. • Proefpersoon 2 belicht met een zaklamp de linkerkant van het puntje van de neus van proefpersoon 1. • Proefpersoon 3 houdt een wit papier aan de rechterkant van het gezicht van proefpersoon 1 in de lichtbundel. Waarneming Wat zie je als je naar de rechterkant van het gezicht van proefpersoon 1 kijkt? Het gezicht licht op. Besluit Licht dat invalt op een wit papier wordt teruggekaatst. 4 Onderzoeksvraag Wat gebeurt er met het licht wanneer het op een zwart papier valt? Hypothese Het licht n wordt op het zwart papier weerkaatst. n wordt door het zwart papier geabsorbeerd. n wordt door het zwart papier doorgelaten. n verandert van kleur. Benodigdheden zwart papier – zaklamp Werkwijze • Verduister het lokaal. • Proefpersoon 1 staat voor de klas met het gezicht naar de klas gericht. • Proefpersoon 2 belicht met een zaklamp de linkerkant van het puntje van de neus van proefpersoon 1. • Proefpersoon 3 houdt een zwart papier aan de rechterkant van het gezicht van proefpersoon 1 in de lichtbundel. Hoofdstuk 1 - LICHT 9 Waarneming Wat zie je als je naar de rechterkant van het gezicht van proefpersoon 1 kijkt? Het gezicht blijft donker. Besluit Licht dat invalt op een zwart papier wordt geabsorbeerd. • Doorzichtige voorwerpen laten (bijna) alle licht door. • Doorschijnende voorwerpen laten het licht gedeeltelijk door. • Ondoorschijnende voorwerpen laten geen licht door. • Licht dat niet doorgelaten wordt, wordt geabsorbeerd of teruggekaatst. Rechtlijnige voortplanting van het licht in een homogene middenstof 1.3 PR O EF Onderzoeksvraag Welke weg volgt het licht? Hypothese Het licht verplaatst zich volgens n een gebogen baan. n een rechte baan. n een willekeurige baan. Benodigdheden brandende kaars – rubberen slang – twee kartonnen plaatjes met een gat van ongeveer 1 cm doorsnede Werkwijze 1 • Houd de brandende kaars voor de rubberen slang. • Kijk door de slang naar de kaars. Waarneming 1 • Wanneer kun je de kaars zien? Je kunt de kaars enkel zien als je de rubberen slang strak houdt. • Schets de situatie op de figuur. 10 Licht en zien 1 Werkwijze 2 • Kijk naar de brandende kaars. • Houd beide plaatjes van elkaar verwijderd tussen je oog en de kaars. Waarneming 2 • Wanneer kun je de kaars zien? Je kunt de kaars zien als je oog, de gaten in de plaatjes en de lichtbron op een rechte lijn achter elkaar staan. • Schets de situatie op de figuur. PR O EF Besluit Licht plant zich voort in een rechte baan. Licht plant zich rechtlijnig voort en volgt daarbij altijd de kortste en snelste weg. Er is wel één voorwaarde: de middenstof (hier lucht) moet homogeen zijn. De stof moet dus overal dezelfde samenstelling hebben. Omdat licht zich rechtlijnig voortplant, teken je een lichtstraal als een rechte lijn met een pijlpunt erop. De pijlpunt geeft aan in welke zin het licht zich voortplant. Hoofdstuk 1 - LICHT 11 Onderzoeksvraag Wanneer zijn lichtstralen zichtbaar? Hypothese Lichtstralen zijn n altijd zichtbaar. n soms zichtbaar. n nooit zichtbaar. Benodigdheden laserpen – kartonnen doos met venster en kalkpapier – talkpoeder PR O EF Proefopstelling Werkwijze 1 • Schijn met de laserpen door de opening in de doos. • Kijk door het venster. Waarneming 1 Wat zie je? Door het venster zie je niets. Op het kalkpapier zie je een scherpe afgelijnde lichtvlek. Werkwijze 2 • Strooi wat talkpoeder in de doos. • Schud even met de doos, zodat het talkpoeder in de doos opvliegt. • Schijn met de laserpen door de opening in de doos. • Kijk door het venster. Waarneming 2 Wat zie je? Je ziet de lichtbundel door het venster. Op het kalkpapier zie je een wazige lichtvlek. Besluit Een lichtbundel is niet zichtbaar. Een lichtbundel wordt wel zichtbaar wanneer stofdeeltjes het licht weerkaatsen en het weerkaatste licht in onze ogen terechtkomt. Wanneer licht in alle richtingen weerkaatst, spreek je van lichtverstrooiing of diffusie. Een lichtbundel is een verzameling van lichtstralen. 12 Licht en zien 2 a Wanneer kun je een lichtbron zien? Je ziet een lichtbron wanneer de lichtstralen uitgezonden door die lichtbron in je ogen terechtkomen. b Hoe komt het dat je deze tekst kunt lezen? Je kunt de tekst lezen omdat de lichtstralen die door het blad verstrooid worden in je oog terechtkomen. PR O EF c Beschrijf het verloop van de lichtstralen. De lichtstralen lopen evenwijdig De lichtstralen lopen De lichtstralen lopen . naar elkaar toe . van elkaar weg Dit is een evenwijdige Dit is een convergerende Dit is een divergerende licht- lichtbundel. lichtbundel. bundel. . d Benoem de lichtbundels. • Een lichtstraal stel je voor door een rechte lijn met een pijlpunt erop. • Een lichtbundel wordt zichtbaar wanneer stofdeeltjes het licht weerkaatsen. • Een evenwijdige lichtbundel bestaat uit evenwijdige lichtstralen. • Bij een divergerende lichtbundel lopen de lichtstralen uit elkaar. • Bij een convergerende lichtbundel lopen de lichtstralen naar elkaar toe. Hoofdstuk 1 - LICHT 13 Schaduwvorming 1.4 a Maak de volgende schaduwbeelden met je handen. b Waarom ga je op een zonnige zomerdag graag onder een grote boom zitten? Omdat er onder de boom geen zonnestralen komen en je dus in de schaduw zit. c Schaduw ontstaat omdat het licht tegengehouden wordt door een ondoorschijnend voortplant. PR O EF voorwerp en zich rechtlijnig • Schaduw ontstaat wanneer licht wordt tegengehouden door een ondoorschijnend voorwerp. • Achter het voorwerp ontstaat dan een schaduw. • Schaduwvorming is een gevolg van de rechtlijnige voortplanting van het licht. 1.4.1 Schaduwvorming bij een puntvormige lichtbron a Welke lichtbundel vertrekt vanuit de puntvormige lichtbron (L)? een divergerende lichtbundel Achter het ondoorschijnende voorwerp (V) komt zo goed als geen licht. Er ontstaat een scherp afgelijnde donkere schaduw: de kernschaduw. b Welke nummer duidt de kernschaduw aan? c Welke nummer duidt het volledig verlichte deel aan? 14 Licht en zien 1.4.2 Schaduwvorming bij een niet-puntvormige lichtbron Een niet-puntvormige lichtbron (L) is een verzameling van puntvormige lichtbronnen. Achter het ondoorschijnende voorwerp (V) ontstaan twee schaduwgebieden. a Welke nummer duidt de kernschaduw aan? b Welke nummer duidt het volledig verlichte deel aan? Het gebied waar een deel van het licht komt, is de bijschaduw. PR O EF c Welke nummer duidt de bijschaduw aan? • Een puntvormige lichtbron vormt achter een ondoorschijnend voorwerp een scherp schaduwbeeld. Er ontstaat een kernschaduw. • Een niet-puntvormige lichtbron vormt, met een ondoorschijnend voorwerp, een onscherp schaduwbeeld. Er ontstaat een kernschaduw en een bijschaduw. • Een kernschaduw is het gebied waar zo goed als geen licht komt. • Een bijschaduw is het gebied waar nog gedeeltelijk licht komt. 1.4.3 Maans- en zonsverduistering a Geeft de maan zelf licht? n ja n nee bVerklaar. Je ziet de maan omdat ze een deel van het zonlicht reflecteert op de aarde. Het lijkt alsof de maan van vorm kan veranderen. Soms zie je de maan volledig, soms zie je slechts een sikkel. Dat wordt veroorzaakt door de positie van de maan op haar baan rond de aarde. Die verschillende verschijningsvormen zijn de schijngestalten van de maan of maanfasen. Soms staan de zon, de maan en de aarde op één lijn. Bij een zonsverduistering staat de aarde in de schaduw van de maan. Bij een maansverduistering bevindt de maan zich in de schaduw van de aarde. Hoofdstuk 1 - LICHT 15 c Kruis aan. ■■ maansverduistering ■■ zonsverduistering PR O EF ■■ maansverduistering ■■ zonsverduistering 16 Licht en zien Lichtbreking Onderzoeksvraag Wat gebeurt er met een lichtstraal die schuin van lucht naar water overgaat? Hypothese De lichtstraal n gaat rechtdoor. n verandert van richting. n wordt teruggekaatst. Benodigdheden rechthoekige glazen bak gevuld met water – laserpen Werkwijze Richt de lichtstraal schuin op het wateroppervlak. Waarneming Wat zie je? De lichtstraal verandert van richting voorbij het wateroppervlak. PR O EF 1.5 Besluit Wanneer een lichtstraal overgaat van de ene middenstof (lucht) naar een andere middenstof (water), verandert ze van richting . Dat verschijnsel is lichtbreking. Lucht is een voorbeeld van een optisch ijle middenstof. Water en glas zijn voorbeelden van optisch dichte middenstoffen. Het grensvlak = het oppervlak dat de grens vormt tussen twee middenstoffen. i = de invallende straal. I = het invalspunt: het punt waar de invallende straal het grensvlak snijdt. n = de normaal: de loodlijn die altijd loodrecht op het grensvlak staat in het invalspunt van de invallende straal. Î = de invalshoek: de hoek tussen de normaal en de invallende straal. r = de gebroken straal. R̂ = de brekingshoek: de hoek tussen de normaal en de gebroken straal. Hoofdstuk 1 - LICHT 17 1.5.1Brekingswetten Onderzoeksvraag Hoe liggen de invallende straal, de normaal en de gebroken straal ten opzichte van elkaar? 1 Hypothese ■■ De invallende straal, de normaal en de gebroken straal liggen in eenzelfde vlak. ■■ De invallende straal en de normaal liggen in een vlak loodrecht op de gebroken straal. ■■ De invallende straal, de normaal en de gebroken straal liggen in drie verschillende vlakken. Benodigdheden lichtbron – optische schijf – halfcirkelvormige glazen schijf PR O EF Proefopstelling Werkwijze Laat een lichtstraal, in het invalspunt, op de halfcirkelvormige glazen schijf invallen. Waarneming Waar zie je de lichtstralen? op het bord, op de tafel Besluit De invallende straal, de normaal en de gebroken straal liggen in eenzelfde vlak. Onderzoeksvraag Hoe gebeurt de breking van een lichtstraal bij de overgang van een optisch ijle naar een optisch dichtere middenstof? Hypothese De lichtstraal n wordt niet gebroken. n breekt naar de normaal toe. n breekt van de normaal weg. Benodigdheden lichtbron – optische schijf – halfcirkelvormige glazen schijf 18 Licht en zien 2 Proefopstelling Werkwijze • Leg in het midden van de optische schijf de halfcirkelvormige glazen schijf. • Laat de lichtstraal in het invalspunt invallen onder een invalshoek van 0°, 10°, 30°, 50° en 70°. • Lees telkens de overeenkomstige brekingshoek af. Î (°) R̂ (°) PR O EF Waarneming Vul aan. 0 10 30 50 70 Besluit Wanneer de lichtstraal overgaat van een optisch ijle middenstof naar een optisch dichte middenstof, breekt de invallende straal de normaal De invalshoek is dan de brekingshoek. Onderzoeksvraag Hoe gebeurt de breking van een lichtstraal bij de overgang van een optisch dichte naar een optisch ijle middenstof? 3 Hypothese De lichtstraal n wordt niet gebroken. n breekt naar de normaal toe. n breekt van de normaal weg. Benodigdheden lichtbron – optische schijf – halfcirkelvormige glazen schijf Hoofdstuk 1 - LICHT 19 Proefopstelling PR O EF Werkwijze • Leg in het midden van de optische schijf de halfcirkelvormige glazen schijf, zoals aangegeven in de proefopstelling. • Laat de lichtstraal invallen op de gebogen zijde van de halfcirkelvormige glazen schijf. De invalshoeken zijn gelijk aan de brekingshoeken verkregen bij de vorige waarneming. • Lees telkens de overeenkomstige brekingshoek af. Waarneming Vul aan. Î (°) R̂ (°) 0 10 30 50 70 Besluit Wanneer de lichtstraal overgaat van een optisch dichte middenstof naar een optisch ijle middenstof, breekt de invallende straal de normaal De invalshoek is . dan de brekingshoek. Wat stel je vast als je de waarnemingen van de twee vorige experimenten vergelijkt? De brekingshoek van het laatste onderzoek is hetzelfde als de invalshoek van het eerste onderzoek. De invalshoek bij de overgang van een optisch ijle naar een optisch dichte middenstof is hetzelfde als de brekingshoek bij de overgang van een optisch dichte naar een optisch ijle middenstof. De stralengang is dus omkeerbaar. Wetten van de lichtbreking • Een lichtstraal die loodrecht invalt op het grensvlak wordt niet gebroken. • Een lichtstraal die overgaat van een optisch ijle naar een optisch dichte middenstof, breekt naar de normaal toe. (Î > R̂) Een lichtstraal die overgaat van een optisch dichte naar een optisch ijle middenstof, breekt van de normaal weg . (Î < R̂) • Bij lichtbreking is de stralengang omkeerbaar. 20 Licht en zien PR O EF a • Teken de gebroken straal. • Duid met symbolen de invallende straal, het invalspunt, de normaal, de invalshoek, de gebroken straal en de brekingshoek aan. Hoofdstuk 1 - LICHT 21 1.5.2 Schijnbare verhoging van een voorwerp Onderzoeksvraag Hoe kun je het muntstuk volledig zichtbaar maken zonder het kommetje aan te raken en zelf van plaats te veranderen? Hypothese Benodigdheden kommetje – muntstuk PR O EF Proefopstelling Werkwijze • Leg het muntstuk op de bodem van het kommetje. • Zet het kommetje voor je op de tafel. • Schuif het kommetje van je weg tot je het muntje net niet meer kunt zien. Besluit Laat iemand het kommetje traag met water vullen. Als gevolg van lichtbreking ligt het beeld van het muntstuk hoger dan het muntstuk zelf. Dat verschijnsel is schijnbare verhoging. 22 Licht en zien a Waarom zie je de vis hoger dan waar hij werkelijk zit? Je ziet het voorwerp in het verlengde van de straal die invalt in het oog. Die lichtstraal werd gebroken van een optisch dichte naar een optisch ijle middenstof. Je ziet de vis hoger in het water liggen dan in werkelijkheid. Dat is schijnbare verhoging. PR O EF b Waarom staat de zon niet waar je ze ziet? De stralen van de zon worden van optisch ijl naar optisch dicht gebogen als ze de dampkring binnenkomen. Daardoor lijkt de zon hoger boven de horizon te staan dan werkelijk het geval is. Een schijnbare verhoging treedt op wanneer je door lichtbreking een voorwerp hoger ziet dan het zich in werkelijkheid bevindt. Hoofdstuk 1 - LICHT 23 Samenvatting overgang naar andere middenstof lichtbron lichtstraal lichtbreking homogene middenstof donker lichaam schijnbare verhoging rechtlijnige voortplanting van licht schaduw­vorming •• maanfasen •• zonsverduistering •• maansverduistering •• absorberen •• terugkaatsen •• doorlaten PR O EF Om te kunnen zien, heb je lichtbronnen en donkere lichamen nodig. Donkere lichamen kunnen licht absorberen, terugkaatsen en doorlaten. Lichtbronnen zenden lichtstralen uit. Wanneer een lichtstraal door een homogene middenstof gaat, plant ze zich rechtlijnig voort. Als je een ondoorzichtig donker lichaam voor lichtstralen plaatst, geeft dat schaduwvorming. Een toepassing daarvan is zonsverduistering en maansverduistering. Wanneer een lichtstraal overgaat van de ene naar de andere middenstof, is er lichtbreking. Een toepassing daarvan is de schijnbare verhoging van een voorwerp. Wat zijn de nieuwe begrippen? Vul eventueel zelf aan. de lichtbron de natuurlijke lichtbron de kunstmatige lichtbron het donkere voorwerp weerkaatsen absorberen doorlaten het ondoorschijnende voorwerp het doorschijnende voorwerp het doorzichtige voorwerp de middenstof de lichtverstrooiing de evenwijdige lichtbundel de convergerende lichtbundel de divergerende lichtbundel de kernschaduw de bijschaduw de zonsverduistering de maansverduistering de lichtbreking de optisch ijle middenstof de optisch dichte middenstof de schijnbare verhoging Wat wordt er minstens van je verwacht? Vul eventueel zelf aan. Geef voorbeelden van alle soorten lichtbronnen en donkere voorwerpen. Herken interactie van licht met een voorwerp. Geef een voorbeeld van de interactie van licht met een voorwerp. Geef voorbeelden van doorzichtige, doorschijnende en ondoorschijnende lichamen. De brekingswetten correct weergeven. Oefeningen op lichtbreking maken. Toepassingen van lichtbreking beschrijven en verklaren. Welke zijn de soorten lichtbronnen? Geef voorbeelden bij elke soort lichtbron. Beschrijf hoe het licht zich voortplant in een homogene middenstof. Bespreek het experiment van de voortplanting in een homogene middenstof. Teken en benoem lichtbundels. Hoe ontstaat schaduw? Teken de schaduwvorming op een tekening. Bespreek de schaduwvorming op een tekening. Bespreek enkele toepassingen van schaduwvorming. Wanneer ontstaat lichtbreking? nog 3de regels geschrapt moeten de Duid op een tekening het grensvlak, de invallende straal, er hetzouden invalspunt, normaal, de invalshoek, worden. slechts 1 schrijflijn bij de nieuwe gebroken straal en de brekingshoek aan. begrippen kunnen toevoegen ... ■■ Wat zijn de brekingswetten? ■■ Maak oefeningen op lichtbreking. omstandigheden ontstaat er een totale terugkaatsing? ■ In welke 24 ■Licht en zien ■■ Beschrijf en verklaar toepassingen van lichtbreking. ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ HOOFDSTUK 2 ZIEN Bouw van het oog a Teken het oog van de persoon die naast je zit. PR O EF 2.1 b Duid de delen van het oog aan op je tekening. 1 pupil 4 wimpers 2 bovenste ooglid 5 onderste ooglid 3 iris 6 binnenste ooghoek 7 hoornvlies 8 hard oogvlies Onderzoeksvraag Welke invloed heeft lichtsterkte op de pupil? Hypothese ■■ De pupil vergroot bij veel licht. ■■ De pupil verkleint bij veel licht. ■■ De pupil verandert niet. Werkwijze • Ga met twee tegenover elkaar zitten. • Proefpersoon 1 sluit de ogen en houdt zijn handen gedurende 30 seconden voor de ogen. • Proefpersoon 1 opent de ogen. Waarneming Wat gebeurt er met de pupil van proefpersoon 1? Besluit Als er weinig licht is, worden je pupillen groter. Als er veel licht is, worden je pupillen kleiner. Het vergroten en verkleinen van de pupil wordt veroorzaakt door de iris. Die bevat spieren die kunnen ontspannen of opspannen. Daardoor verandert de grootte van de pupil. HOOFDSTUK 2 - ZIEN 25 c Noteer de nummers in het juiste cirkeltje. 1pupil 2oogzenuw 3 hard oogvlies 4straallichaam 5lens 6iris 7glasachtig lichaam PR O EF 8lensbandjes 9vaatvlies 10hoornvlies 11netvlies 12oogspieren 13 gele vlek 14 blinde vlek d Plaats de letter van het deel van het oog bij de juiste omschrijving. omschrijving 1 2 3 4 5 6 7 26 Bevat bloedvaten, zorgt voor de doorbloeding van het oog. Brengt informatie van het oog naar de hersenen. Breekt het licht wanneer het in het oog komt. Bevat de zintuigcellen die licht opvangen. Is de plaats met de meeste zintuigcellen. Verbinden de lens met het straallichaam. Bevat spiervezels en is belangrijk om de dikte van de lens te veranderen. deel van het oog A B C D E F G lensbandjes straallichaam vaatvlies oogzenuw netvlies hoornvlies gele vlek 1 2 3 4 5 6 7 C D F E G A B Licht en zien Onderzoeksvraag Wat is de blinde vlek in ons oog? Hypothese ■■ een vlekje op het netvlies dat vuil is ■■ een plaats op het netvlies waar geen beeld wordt waargenomen ■■ een plaats op het netvlies waar een scherp beeld wordt waargenomen Benodigdheden de figuur hieronder PR O EF Werkwijze • Houd dit blad op armlengte van je rechteroog. • Sluit je linkeroog. • Breng het blad stilaan dichterbij. • Kijk met je rechteroog naar de hoed. Waarneming Wat zie je? Besluit De blinde vlek is een plaats op het netvlies waar geen beeld wordt waargenomen. Op de blinde vlek zijn geen zintuigcellen aanwezig. Bijgevolg kun je er geen beeld waarnemen. • De lichtinval in het oog bepaalt de grootte van de pupil. Spieren in de iris zorgen dat de pupil groter of kleiner wordt. • De blinde vlek is de enige plaats op het netvlies waar geen zintuigcellen liggen. Er wordt geen beeld waargenomen. HOOFDSTUK 2 - ZIEN 27 2.2 Beeldvorming bij bolle lenzen De lens van je oog is aan beide zijden bol en wordt daarom ook wel een dubbelbolle lens genoemd. De lichtstralen vallen op je ooglens in en worden gebroken. Onderzoeksvraag Hoe breken de lichtstralen die evenwijdig met de hoofdas invallen op een dubbelbolle lens? Hypothese ■■ De lichtstralen lopen rechtdoor. ■■ De lichtstralen divergeren. ■■ De lichtstralen convergeren. Benodigdheden lichtkastje – dubbelbolle lens Proefopstelling F1 0 F2 PR O EF hoofdas Werkwijze • Laat een evenwijdige lichtbundel invallen op de dubbelbolle lens, zoals aangegeven in de proefopstelling. • Teken de gebroken stralen. • Laat de evenwijdige lichtbundel invallen aan de andere zijde van de bolle lens. • Teken de gebroken stralen in een andere kleur. • Duid de snijpunten van de gebroken stralen aan. • Benoem die snijpunten met F1 en F2. • Meet de brandpuntsafstand. Dat is de afstand van het midden van de lens, het optisch middelpunt O, tot de twee brandpunten F1 en F2. Waarneming • Wat gebeurt er met de gebroken stralen? De lichtstralen convergeren op de hoofdas. 28 Licht en zien 1 • Wat kun je zeggen over de afstand |OF1| en |OF2|? De afstand van O tot F1 is gelijk aan de afstand van O tot F2. Besluit Lichtstralen die evenwijdig met de hoofdas invallen, convergeren in het brandpunt F. Het brandpunt F is een reëel brandpunt, omdat de gebroken stralen elkaar werkelijk snijden. De twee brandpunten liggen symmetrisch ten opzichte van het optisch middelpunt O. De afstand tussen het optisch middelpunt en het brandpunt is de brandpuntsafstand |OF|. 2 Onderzoeksvraag Hoe beïnvloedt de kromming van de lens de brandpuntsafstand? Hypothese ■■ Hoe boller de lens, hoe groter de brandpuntsafstand. ■■ Hoe boller de lens, hoe kleiner de brandpuntsafstand. Evenwijdige lichtbundel ■■ De dikte van de lens heeft geen invloed op de brandpuntsafstand. PR O EF Benodigdheden lichtkastje – dunne dubbelbolle lens – dikkere dubbelbolle lens Proefopstelling Evenwijdige lichtbundel Evenwijdige lichtbundel Evenwijdige lichtbundel Werkwijze 1 • Laat een evenwijdige lichtbundel invallen op de dubbelbolle lens, zoals aangegeven op figuur 1 in de proefopstelling. • Teken de gebroken stralen. • Duid het brandpunt aan. Werkwijze 2 • Laat een evenwijdige lichtbundel invallen op een dikkere dubbelbolle lens, zoals aangegeven op figuur 2 in de proefopstelling. • Teken de gebroken stralen. • Duid het brandpunt aan. HOOFDSTUK 2 - ZIEN 29 Waarneming 1 PR O EF Waarneming 2 Vergelijk de bekomen brandpuntsafstanden uit beide waarnemingen met elkaar. Hoe boller de lens, hoe kleiner de brandpuntsafstand. Besluit De brandpuntsafstand is afhankelijk van de kromming van de lens. Hoe boller de lens, hoe kleiner de brandpuntsafstand. Van een voorwerp vertrekken veel lichtstralen die door de lens gebroken worden. Waar de gebroken stralen elkaar snijden, vormt zich een beeldpunt van het voorwerp. Alle beeldpunten samen vormen een totaalbeeld van het voorwerp. Op een voorwerp vallen oneindig veel lichtstralen. Om het beeld van een voorwerp te kunnen tekenen, maak je gebruik van karakteristieke stralen. Dat zijn invallende stralen waarvan je gemakkelijk de gebroken stralen kunt tekenen. • Stralen die evenwijdig met de hoofdas invallen op een bolle lens convergeren naar het brandpunt F. • Elke bolle lens heeft twee brandpunten. Die liggen symmetrisch ten opzichte van de lens en zijn reëel. • De brandpuntsafstand is afhankelijk van de kromming van de lens. Hoe boller de lens, hoe kleiner de brandpuntsafstand. 30 Licht en zien 3 Onderzoeksvraag Hoe gebeurt de breking van de karakteristieke invallende lichtstralen op een bolle lens? Hypothese Teken de gebroken stralen. F1 F2 F1 F2 F1 F2 Benodigdheden lichtkastje – dubbelbolle lens met gekende brandpuntsafstand PR O EF Werkwijze Laat één lichtstraal invallen op de dubbelbolle lens, zoals aangegeven op onderstaande figuren. Waarneming • Teken het verdere verloop van de lichtstraal. • Beschrijf naast iedere tekening het verdere verloop van de lichtstraal. F1 F2 F1 F2 HOOFDSTUK 2 - ZIEN 31 F1 F2 Besluit Een lichtstraal die evenwijdig met de hoofdas invalt op een bolle lens, gaat na breking door het brandpunt. Een lichtstraal die invalt door het brandpunt van een bolle lens, breekt evenwijdig met de hoofdas. Een lichtstraal die invalt door het optisch middelpunt van een bolle lens, PR O EF verandert niet van richting. • Om het beeld van een voorwerp bij bolle lenzen te tekenen, maak je gebruik van karakteristieke stralen. • E en lichtstraal die evenwijdig met de hoofdas invalt, gaat na breking door het brandpunt. • E en lichtstraal die invalt door het brandpunt, wordt evenwijdig met de hoofdas gebroken. • E en lichtstraal die invalt door het optisch middelpunt, verandert niet van richting. Onderzoeksvraag Wat zie je wanneer je door een bekerglas gevuld met water naar een pijl kijkt? Hypothese ■■ De pijl verandert van grootte en keert om. ■■ De pijl verandert van grootte en keert niet om. ■■ De pijl verandert niet van grootte en keert niet om. ■■ Je ziet het voorwerp altijd even groot. Benodigdheden bekerglas gevuld met water – wit blad papier – stift Proefopstelling 32 Licht en zien Werkwijze • Teken een pijl van ongeveer 3 cm op een wit blad papier. • Kijk door het bekerglas naar de pijl. • Houd de pijl eerst vlak achter het bekerglas. • Beweeg de pijl langzaam naar achteren, verder weg van het bekerglas. Waarneming • Wat gebeurt er met de pijl als je hem vlak achter het bekerglas houdt? De pijl is langer geworden. • Wat gebeurt er met de pijl als je hem naar achteren beweegt? De pijl wijst plots de andere kant uit. • Wat gebeurt er met de pijl als je hem nog verder naar achteren beweegt? De pijl wordt steeds korter, maar blijft omgekeerd. PR O EF Besluit De kenmerken van het beeld (de pijl) veranderen naargelang de plaats van de pijl ten opzichte van de lens (het bekerglas met water). a Teken het beeld van het voorwerp (= pijltje) door gebruik te maken van de karakteristieke stralen. • Bespreek de kenmerken van het beeld dat gevormd wordt. • Kies uit volgende begrippen. –– grootte: kleiner – even groot – groter –– stand: rechtopstaand – omgekeerd –– plaats: het beeld ligt tussen de lens en het brandpunt – het beeld licht in het brandpunt – het beeld licht verder dan het brandpunt – het beeld ligt op oneindig –– aard van het beeld: reëel (= gevormd door de gebroken stralen zelf ) – virtueel (gevormd door de verlengden van de gebroken stralen) Het voorwerp is ver verwijderd van de lens, verder dan twee keer de brandpuntsafstand. F1 0 F2 voorwerp grootte: plaats: stand: aard: Het voorwerp staat op precies twee keer de brandspuntafstand. F1 0 F2 voorwerp grootte: plaats: stand: aard: Het voorwerp staat tussen het brandpunt en twee keer de brandpuntsafstand. F1 voorwerp 0 F2 grootte: plaats: stand: aard: HOOFDSTUK 2 - ZIEN 33 Het voorwerp staat precies in het brandpunt. F1 voorwerp 0 F2 grootte: plaats: stand: aard: Het voorwerp staat tussen de lens en het brandpunt. 0 F1 voorwerp F2 grootte: plaats: stand: aard: 2.3 PR O EF • De kenmerken van het beeld van een voorwerp door een bolle lens hangen af van de afstand van het voorwerp tot de lens. • Het beeld gevormd door een bolle lens kan reëel of virtueel zijn. • Een reëel beeld wordt gevormd waar de gebroken stralen elkaar snijden. • Een virtueel beeld wordt gevormd waar de verlengden van de gebroken stralen elkaar snijden. • Een virtueel beeld kun je niet opvangen op een scherm. Beeldvorming in het oog Wanneer lichtstralen je oog binnenkomen, worden ze gebroken door het hoornvlies. Daarna gaan de stralen door de pupil, de lens en het glasachtig lichaam. Voornamelijk de lens doet de lichtstralen convergeren op het netvlies. Om scherp te zien, moet het beeld op het netvlies vallen. Op dat vlies liggen de zintuigcellen. voorwerp lens beeld gele vlek hoornvlies a Houd je pen voor je ogen en kijk afwisselend naar de pen en de achtergrond. Wat merk je? Je ziet ofwel de pen scherp, ofwel de achtergrond. Onze ogen moeten zich voortdurend aanpassen om voorwerpen scherp te kunnen zien. 34 Licht en zien b Kruis aan. 3 kringspier in straallichaam 3 kringspier in straallichaam 3 kringspier in 1 lens straallichaam 3 kringspier in 1 lens straallichaam 2 lensbandjes 1 lens 2 lensbandjes 1 lens 2 lensbandjes voorwerp dichtbij kringspier in aallichaam 3 kringspier in straallichaam ens 1 lens ■■ ontspannen ■ x ■ opgespannen ■■ strak ■ x ■ los ■ x ■ bol ■■ plat kringspier in het straallichaam lensbandjes lens 2 lensbandjes PR O EF ensbandjes 2 lensbandjes voorwerp veraf kringspier in het straallichaam lensbandjes lens ■ x ■ ontspannen ■■ opgespannen ■ x ■ strak ■■ los ■■ bol ■ x ■ plat Als het beeld voor of achter het netvlies valt, kan het oog dat corrigeren door de lens boller of platter te maken. Dat is accommodatie. c Soms accommodeert het oog onvoldoende, waardoor het beeld niet scherp is. Hoe kun je dat oplossen? een bril dragen • Het licht dat in je oog valt, wordt voornamelijk door de lens gebroken. • Het beeld wordt gevormd op het netvlies. Daar liggen de zintuigcellen. • Wanneer je naar een dichtbijgelegen voorwerp kijkt, zal de kringspier in het straallichaam opspannen. Daardoor komen de lensbandjes losser te hangen en wordt de lens boller. • Wanneer je naar een verafgelegen voorwerp kijkt, zal de kringspier in het straallichaam ontspannen. Daardoor komen de lensbandjes strakker te staan en wordt de lens platter. • Het verschijnsel waarbij de ooglens boller of platter wordt, is accommodatie. HOOFDSTUK 2 - ZIEN 35 2.4 Zien doe je met de hersenen a Hoe valt het beeld op het netvlies? omgekeerd en verkleind voorwerp F2 F1 beeld dubbelbolle lens PR O EF De hersenen verwerken alle signalen vanuit de ogen en geven betekenis aan de beelden. 2.4.1 Twee ogen worden één Onderzoeksvraag Wat doen de hersenen met de beelden van beide ogen? Hypothese De hersenen n voegen de beelden samen. n voegen beelden toe. n verwerken de beelden apart. Werkwijze • Maak van dit blad papier een koker. • Houd de koker met je rechterhand bijna tegen je rechteroog. • Houd je linkerhand naast het uiteinde van de koker. • Kijk met je beide ogen. • Breng je linkerhand, langs de koker, naar je linkeroog toe. Waarneming Het lijkt alsof er een gat in je linkerhand staat. Besluit De hersenen voegen de beelden van beide ogen samen. Waarom heb je nooit last van je ‘blinde vlekken’, de plaats waar je niets ziet? Beide ogen geven informatie. De hersenen vullen het beeld aan. 36 Licht en zien 2.4.2Dieptezicht Onderzoeksvraag Wat is er nodig voor een goed dieptezicht? Hypothese Voor een goed dieptezicht moet je n beide ogen gebruiken. n één oog gebruiken. Werkwijze • Ga met je gezicht tegenover je klasgenoot zitten. • Je klasgenoot wijst met zijn rechtervinger naar links. • Sluit één oog. • Probeer in een vloeiende beweging met je rechtervinger de vingertop van je klasgenoot te raken. Waarneming Het lukt goed met beide ogen en minder goed met slechts één oog. PR O EF Besluit Met beide ogen open heb je een veel beter dieptezicht dan wanneer één oog gesloten is . Je hersenen verwerken de beelden van beide ogen en geven diepte aan het beeld. Dieptezicht maakt het inschatten van afstanden mogelijk. Dieptezicht is echter iets wat je gedurende heel je leven leert. 2.4.3 Driedimensionaal zicht Onderzoeksvraag Hoe komt het dat je de omgeving driedimensionaal (3D) ziet? Hypothese Omdat voorwerpen in de omgeving n een hoogte, een lengte en een breedte hebben. n door beide ogen vanuit een andere hoek bekeken worden. n anders plat zouden zijn. Werkwijze • Houd een pen op ongeveer 20 cm voor je neus. • Sluit afwisselend je linker- en rechteroog. Waarneming De pen verspringt van links naar rechts. Besluit Je kunt 3D zien omdat voorwerpen door beide ogen vanuit een andere hoek bekeken worden. HOOFDSTUK 2 - ZIEN 37 a Bekijk volgende figuur. • Kruis aan wat je ziet. n n PR O EF • Welke verklaring is correct? n x Onze hersenen vervolledigen het beeld. n Onze hersenen voegen de beelden samen. n Onze hersenen maken hier een fout. b Verklaar waarom je de figuur enkel met een 3D-bril in 3D ziet. De afbeelding bestaat eigenlijk uit twee beelden. De bril werkt als filter. Elk glas laat een ander beeld door. Daardoor nemen je hersenen twee beelden vanuit een verschillende hoek waar. 38 Licht en zien 2.4.4 Optische illusies Onze hersenen mogen dan wel fantastisch werk leveren, soms maken ze toch ook foutjes. Daarvan wordt gebruikgemaakt in optische illusies. a Een optische illusie is iets wat het oog waarneemt, maar dat door de hersenen anders wordt opgevat of geïnterpreteerd. b Wat merk je als je jgeconcentreerd naar het zwarte puntje kijkt en je hoofd verder van en dichter bij het beeld brengt? De cirkels draaien PR O EF c Welke muizenval is de langste? even lang d Hoeveel koeien tel je? 1 of 2 e Bekijk de tekening. • Welke slang denk je dat de langste is? n de slang vooraan op de tekening n de slang achteraan op de tekening • Meet beide slangen. • Welke is de langste? n de slang vooraan op de tekening n de slang achteraan op de tekening n x Ze zijn allebei even lang • Hersenen voegen de beelden van beide ogen samen. • Hersenen zorgen dat je dieptezicht krijgt. • Hersenen zorgen dat je driedimensionaal ziet. • Sommige waarnemingen worden door de hersenen anders geïnterpreteerd. Dat is een optische illusie. HOOFDSTUK 2 - ZIEN 39 Samenvatting licht bouw oog informatie verwerken in de hersenen zien •• •• •• •• lens samenvoegen van beelden dieptezicht 3D zicht optische illusies lichtstralen convergeren accomoderen PR O EF beeld •• reëel •• virtueel eigenschappen afhankelijk van de plaats van het woorwerp constructie via karakteristieke stralen Licht wordt opgevangen door het oog. Het oog bestaat uit verschillende delen, met elk hun functie. Lenzen zorgen ervoor dat de lichtstralen gebroken worden. De kenmerken van het beeld zijn afhankelijk van de plaats van het voorwerp ten opzichte van de lens. De lens in je oog kan boller en platter worden om het beeld scherp op het netvlies te behouden. Dat is accommodatie. De informatie van de ogen wordt verwerkt in de hersenen. De hersenen zorgen voor het eigenlijke zien. Ze voegen het beeld van beide ogen samen. Je hersenen zorgen er ook voor dat je dieptezicht hebt en dat je driedimensionaal ziet. Soms maken je hersenen ook foutjes. Die kun je uitlokken met optische illusies. Wat zijn de nieuwe begrippen? Vul eventueel zelf aan. de hoofdas het optisch middelpunt het brandpunt de brandpuntsafstand reëel het beeldpunt de karakteristieke straal de accommodatie het dieptezicht het driedimensionale zicht (3D) de optische illusie Wat wordt er minstens van je verwacht? Vul eventueel zelf aan. ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ 40 Benoem de delen van het oog op een tekening. Wat is de functie van de iris? Benoem de inwendige delen van het oog. Wat zijn de functies van de inwendige delen van het oog? Teken de karakteristieke stralen bij een dubbelbolle lens. Construeer het beeld bij een dubbelbolle lens. Geef de kenmerken van het beeld bij een dubbelbolle lens. Pas accommodatie toe. Licht toe dat het werkelijke zien in de hersenen gebeurt. Herken optische illusies. Licht en zien HOOFDSTUK 3 TERUGKAATSING EN SPIEGELS a • Ga voor een spiegel staan. • Neem met je linkerhand je rechteroorlel vast. • Wat zie je in de spiegel? Je rechterhand neemt de linkeroorlel vast. b • Houd je leerwerkboek voor je in de spiegel. • Hoe zie je de tekst? in spiegelschrift PR O EF In de spiegel lijkt het alsof je achter de spiegel staat. Wat je in de spiegel ziet, is een spiegelbeeld. Jijzelf bent het voorwerp. c Wat gebeurt er met je beeld als je iets verder van de spiegel gaat staan? Het beeld wordt kleiner en staat verder achter de spiegel. d Wat doet je spiegelbeeld als je jouw rechterhand op de spiegel plaatst? linkerhand op de spiegel e Wat gebeurt er met het licht dat op een vlakke spiegel invalt? Het licht wordt weerkaatst. Spiegelwerking heb je onder andere bij gepolijste metaaloppervlakken. Een gewone spiegel is een glazen plaat waarvan de achterzijde bestreken is met een dun spiegelend laagje. De vlakke spiegel stel je voor door een lijnstuk. Het niet-spiegelende deel wordt met een arcering weergegeven. Hoofdstuk 3 - TERUGKAATSING EN SPIEGELS 41 Terugkaatsingswetten bij vlakke spiegels 3.1 i t n T PR O EF i = de invallende straal. I = het invalspunt. n = de normaal: de loodlijn op de spiegel door het invalspunt. Î = de invalshoek: de hoek tussen de normaal en de invallende straal. t = de teruggekaatste straal: de lichtstraal die terugkaatst vanaf de spiegel. T̂ = de terugkaatsingshoek: de hoek gevormd door de teruggekaatste straal en de normaal. Onderzoeksvraag Hoe liggen de invallende straal, de normaal en de teruggekaatste straal ten opzichte van elkaar? Hypothese ■■ De invallende straal, de normaal en de teruggekaatste straal liggen in eenzelfde vlak. ■■ De invallende straal, de normaal en de teruggekaatste straal liggen in verschillende vlakken. Benodigdheden lichtbron – optische schijf – vlakke spiegel Proefopstelling Werkwijze • Plaats de spiegel zodanig op de optische schijf dat een getekend lijnstuk de normaal vormt. De spiegel staat daarbij loodrecht op het tafeloppervlak. • Laat één lichtstraal op de spiegel invallen in het invalspunt. Waarneming • Hoe liggen de twee lichtstralen ten opzichte van elkaar en ten opzichte van de normaal? Ze liggen in eenzelfde vlak, namelijk: het vlak van de tafel. • Hoe liggen de twee lichtstralen en de normaal ten opzichte van de spiegel? loodrecht op het vlak van de spiegel 42 Licht en zien 1 Besluit De invallende straal, de teruggekaatste straal en de normaal liggen in eenzelfde vlak dat loodrecht op de spiegel staat. , 2 Onderzoeksvraag Welk verband is er tussen de terugkaatsingshoek en de invalshoek? Hypothese ■■ De terugkaatsingshoek is kleiner dan de invalshoek. ■■ De terugkaatsingshoek is even groot als de invalshoek. ■■ De terugkaatsingshoek is groter dan de invalshoek. Benodigdheden lichtbron met één lichtstraal – optische schijf waarbij het aflezen van hoeken mogelijk is – spiegel Werkwijze • De proefopstelling is hetzelfde als bij het vorige experiment. • Richt telkens één lichtstraal op de spiegel met een invalshoek van 10°, 20°, 40°, 50° en 60°. • Meet de overeenkomstige terugkaatsingshoek. Î T̂ PR O EF Waarneming • Vul aan. 10° 20° 40° 50° 60° 10° 20° 40° 50° 60° • Wat stel je vast? De hoeken zijn even groot. Besluit Bij terugkaatsing op een vlakke spiegel is de invalshoek even groot als de terugkaatsingshoek. Is de stralengang bij terugkaatsing omkeerbaar? X ■ja ■ ■■ nee Wetten van de terugkaatsing • De invallende straal, de teruggekaatste straal en de normaal liggen in één vlak dat loodrecht op de spiegel staat. • Bij terugkaatsing is de invalshoek gelijk aan de terugkaatsingshoek. • De stralengang is omkeerbaar. Hoofdstuk 3 - TERUGKAATSING EN SPIEGELS 43 3.2 Beeldvorming bij vlakke spiegels 1 Onderzoeksvraag Hoe is de afstand van het beeld ten opzichte van de plaats van het voorwerp? Hypothese Ten opzichte van de spiegel is n de afstand van het beeld kleiner dan de afstand van het voorwerp. n de afstand van het beeld even groot als de afstand van het voorwerp. n de afstand van het beeld groter dan de afstand van het voorwerp. Benodigdheden doorzichtige plaat (verder benoemd als spiegel) – zes kleine kaarsen – blad papier – liniaal – fijne stift PR O EF Proefopstelling Werkwijze • Plaats je spiegel op een lijn midden op het blad papier. • Markeer aan één kant van de spiegel drie punten op 5 cm (V1), 15 cm (V2) en 20 cm (V3) van de spiegel. • Plaats een brandende kaars (voorwerp) op de gemarkeerde plaats V1. • In de spiegel zie je het beeld achter de spiegel. Zet nu een niet brandende kaars juist op de plaats van het beeld. • Beweeg de kaars zodat het lijkt alsof ze ook brandt. • Duid de plaats van het beeld op het blad papier aan met B1. • Herhaal dat voor de twee andere plaatsen V2 en V3. • Meet de afstanden van de spiegel tot B1, B2 en B3. Waarneming De kaars achter de spiegel lijkt de branden als ze juist even ver achter de spiegel staat als de brandende kaars ervoor. Besluit De afstand van het beeld tot de spiegel is even groot als spiegel tot het voorwerp. de afstand van de • Verbind V1 met B1, V2 met B2 en ook V3 met B3. • Wat stel je vast? De verbindingslijn staat loodrecht op de spiegel, hierbij staat de spiegel juist in de helft. 44 Licht en zien 2 Onderzoeksvraag Wat is de aard van het beeld bij een vlakke spiegel? Hypothese ■■ De vlakke spiegel vormt een reëel beeld. ■■ De vlakke spiegel vormt een virtueel beeld. Benodigdheden spiegel – brandende kaars – scherm Werkwijze • Plaats de brandende kaars voor de spiegel. • Probeer met het scherm het beeld van de kaars op te vangen. Waarneming Je kunt het beeld van de kaars niet opvangen op een scherm. PR O EF Besluit Het beeld bij een vlakke spiegel is virtueel. Onderzoeksvraag Hoe is de grootte van het beeld ten opzichte van het voorwerp? 3 Hypothese ■■ Het beeld is kleiner dan het voorwerp. ■■ Het beeld is even groot als het voorwerp. ■■ Het beeld is groter dan het voorwerp. Benodigdheden doorzichtige plaat (verder benoemd als spiegel) – legoblokjes Proefopstelling Werkwijze • Bouw een torentje met vijf legoblokjes. • Plaats het torentje voor de spiegel. • Bouw naast het beeld achter de spiegel een gelijkaardig torentje tot het nieuwe torentje even groot is als het beeld. Waarneming Vergelijk de grootte van het voorwerp met de grootte van het beeld. Ze zijn even groot. Besluit De grootte van het beeld is gelijk aan de grootte van het voorwerp. Hoofdstuk 3 - TERUGKAATSING EN SPIEGELS 45 • De afstand van het beeld tot de spiegel is even groot als de afstand van de spiegel tot het voorwerp. • Het beeld bij een vlakke spiegel is virtueel. Het beeld is niet op een scherm op te vangen. • De grootte van het beeld is gelijk aan de grootte van het voorwerp. • Het beeld staat altijd rechtop. 3.2.1 Constructie van het beeld Een voorwerp is opgebouwd uit voorwerpspunten. Vanuit een voorwerpspunt vertrekken vele stralen die invallen op de spiegel. Een beeld is opgebouwd uit beeldpunten. De voorwerpsafstand is de loodrechte afstand van het voorwerpspunt tot aan de spiegel. De beeldafstand is de loodrechte afstand van het beeldpunt tot aan de spiegel. PR O EF • Vanuit een voorwerpspunt teken je de loodlijn op de spiegel. Trek die loodlijn verder door achter de spiegel. • Meet de voorwerpsafstand. • De voorwerpsafstand is gelijk aan de beeldafstand. Pas die afstand af op het verlengde van de loodlijn. • Het bekomen punt is het beeldpunt. Het beeldpunt en het voorwerpspunt liggen symmetrisch ten opzichte van de spiegel. • Die werkwijze herhaal je voor verschillende voorwerpspunten. De verschillende beeldpunten vormen het beeld. a Teken het beeld. b Geef de kenmerken van het beeld. aard: virtueel grootte: even groot ligging: even ver achter de spiegel als de letter ‘E’ ervoor staat stand: rechtop 46 Licht en zien c Waarom zie je in winkels soms spiegels achter koopwaar? Door de vlakke spiegel lijkt het koopwaar veel groter. PR O EF d Verklaar de schrijfwijze van de tekst op de ziekenwagen. De automobilist ziet in de achteruitkijkspiegel het spiegelschrift en leest ‘ambulance’. e Hoe komt het dat je het gebouw op dit plein twee keer ziet? Le miroir d’eau aan de Place de la Bourse in Bordeaux Het dun waterlaagje op het plein werkt als een vlake spiegel, zodat je het gebouw en het spiegelbeeld ziet. Hoofdstuk 3 - TERUGKAATSING EN SPIEGELS 47 3.3 Gebogen spiegels a Welke soorten gebogen spiegels ben je al eens tegengekomen? verkeersspiegel, spiegel aan de kassa, schminkspiegel of scheerspiegel Bij sferische of gebogen spiegels is het spiegelende oppervlak een deel van een boloppervlak. b Kruis aan. x ■ bolle spiegel ■ ■■ holle spiegel ■■ bolle spiegel x ■ holle spiegel ■ ■■ bolle spiegel x ■ holle spiegel ■ x ■ bolle spiegel ■ ■■ holle spiegel PR O EF c Bekijk de afbeelding. De fietser ziet van zichzelf altijd een rechtopstaand beeld • Welk soort spiegel is het een bolle spiegel • Geef de kenmerken van het beeld. aard: virtueel plaats: achter de spiegel grootte: verkleind stand: rechtop 48 Licht en zien d • Houd een soeplepel met de holle zijde voor je oog. • Wat zie je? een omgekeerd beeld van jezelf • Sluit een van je ogen. • Breng de soeplepel zeer dicht tegen je oog. • Trek je wenkbrauw op en neer. • Wat zie je? een rechtopstaand beeld PR O EF e Bekijk de afbeelding. • Hoe ziet de chauffeur de achterliggende omgeving in de spiegel? rechtopstaand • Geef de andere kenmerken van het beeld. aard: virtueel plaats: achter de spiegel grootte: verkleind stand: • Welk soort spiegel zie je? x bolle spiegel n n holle spiegel • Wat is het nadeel van dit type achteruitkijkspiegel? De wagens achter je zie je kleiner. Daardoor kun je de verkeerde indruk hebben dat de onderlinge afstand groter is. Hoofdstuk 3 - TERUGKAATSING EN SPIEGELS 49 f Bij de koplamp van een fiets staat het lampje in het hoofdbrandpunt (F) van een holle spiegel. Elke straal die door of vanuit F loopt, wordt evenwijdig met de hoofdas weerkaatst. • Teken drie stralen die vanuit het lampje, hier voorgesteld door F, vertrekken. F • Wat stel je vast? De weerkaatste stralen lopen evenwijdig. • Welk soort lichtbundel bekom je? PR O EF een evenwijdige lichtbundel g De ruimte die je via een spiegel kunt zien, is beperkt. Dat gebied kun je afbakenen door de stralen op de buitenste punten van het spiegelvlak te laten invallen. Arceer het gebied dat door het getekende oog gezien wordt. 50 Licht en zien Doordat een chauffeur niet alles rond zijn vrachtwagen kan zien in de hoofdspiegels, is het systeem met dodehoekspiegels verplicht gemaakt. Om een veel beter zicht te hebben op de ruimte rond de vrachtwagen, is die uitgerust met: • hoofdspiegels; • een breedtespiegel rechts; • een trottoirspiegel; • een vooruitkijkspiegel; • een dodehoekspiegel. Heel vaak wordt ook een dodehoekcamera gebruikt. De dodehoekspiegel PR O EF • Een bolle spiegel geeft altijd een virtueel, verkleind, rechtopstaand beeld. • Bij een bolle spiegel zijn de kenmerken van het beeld afhankelijk van de plaats ten opzichte van de spiegel- Hoofdstuk 3 - TERUGKAATSING EN SPIEGELS 51 Samenvatting vlakke spiegels wetten van terugkaatsing •• invalshoek is even groot als terugkaatsingshoek •• stralengang is omkeerbaar •• invallende straal, teruggekaatste straal en normaal in één vlak beeld spiegels holle spiegels beeld bolle spiegels beeld •• •• •• •• virtueel even groot rechtopstaand voorwerp en beeld zijn symmetrisch afhankelijk van afstand tot spiegel gebogen spiegels PR O EF •• virtueel •• rechtopstaand •• verkleind Een spiegel kan vlak of gebogen zijn. Bij een vlakke spiegel is er een virtueel, rechtopstaand beeld dat even groot is als het voorwerp. Voorwerp en beeld zijn symmetrisch. Een bolle spiegel vormt altijd een virtueel, rechtopstaand verkleind beeld. Het beeld bij een holle spiegel is afhankelijk van de afstand tot de spiegel. Wat zijn de nieuwe begrippen? Vul eventueel zelf aan. het spiegelbeeld de teruggekaatste straal (t) de terugkaatsingshoek ( T̂) het voorwerpspunt de voorwerpsafstand de beeldafstand de sferische spiegel de gebogen spiegel Wat wordt er minstens van je verwacht? Vul eventueel zelf aan. ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ 52 Teken een vlakke spiegel. Duid een vlakke spiegel op een tekening aan. Voer de experimenten rond de beeldvorming bij een vlakke spiegel uit. Wat zijn de wetten van de terugkaatsing bij een vlakke spiegel? Construeer bij een vlakke spiegel het beeld. Wat zijn de kenmerken bij beeldvorming door een vlakke spiegel? Wat zijn de kenmerken bij beeldvorming bij een bolle spiegel? Herkennen van het soort gebogen spiegel aan de hand van het beeld. Licht en zien HOOFDSTUK 4 ELEKTROMAGNETISCHE STRALING Onderzoeksvraag Welke middenstof is nodig bij de voortplanting van geluid en licht? Hypothese Bij de voortplanting van geluid en licht heeft n zowel geluid als licht een middenstof nodig. n enkel geluid een middenstof nodig. n enkel licht een middenstof nodig. n zowel geluid als licht geen middenstof nodig. PR O EF Benodigdheden gsm met alarm – stolp – vacuümpomp Proefopstelling Werkwijze 1 Laat het alarm van de gsm onder de stolp afgaan. Waarneming 1 • Wat hoor je? het geluid van het alarm • Wat zie je? Het scherm verlicht. Werkwijze 2 • Maak, met de vacuümpomp, de ruimte onder de stolp luchtledig. • Laat het alarm opnieuw afgaan. Waarneming 2 • Wat hoor je? Er is niets te horen. • Wat zie je? Het scherm verlicht. Besluit Om een trilling van geluid door te geven, heb je een middenstof Licht heeft geen middenstof nodig. nodig om zich voort te planten. Zowel geluid als licht zijn trillingen. Als die trillingen zich uitbreiden in de ruimte, ontstaat er een golf. Geluid laat deeltjes meetrillen, die vervolgens het trommelvlies doen meetrillen. Hoofdstuk 4 - ELEKTROMAGNETISCHE STRALING 53 • Geluid heeft een middenstof nodig om zich voort te planten. • Licht heeft geen middenstof nodig om zich voort te planten. Elektromagnetische straling 4.1 Straling is een golf van energie. Elektromagnetische straling is de voortplanting van elektrische en magnetische trillingen doorheen de ruimte. Ze heeft geen middenstof nodig om zich voort te planten. De voortplanting van een elektromagnetische golf kun je vergelijken met een golf die in het water ontstaat als je er een steen ingooit. De golf plant zich voort in één richting en de uitwijking staat er loodrecht op. E PR O EF M Elektromagnetische straling heeft een bepaalde hoeveelheid energie. Die hangt af van het aantal trillingen per seconde. Hoe meer trillingen per seconde, hoe hoger de frequentie en hoe meer energie. Licht is een voorbeeld van elektromagnetische straling. De snelheid waarmee de golven zich door de ruimte verplaatsen, is gelijk aan de snelheid van het licht. (c = 299 792,458 km/s) a Noteer drie andere soorten straling. b Geef een voorbeeld van een omzetting van lichtenergie naar een andere energievorm. lichtenergie naar elektrische energie, lichtenergie naar chemische energie c Kruis aan. Plant zich voort met een golf. ■■ alleen licht ■■ alleen geluid x ■ beide ■ Heeft een middenstof nodig. ■■ alleen licht x ■ alleen geluid ■ ■■ beide d Behalve van licht voorziet de zon ons ook van warmte. Dat zijn beide vormen van energie. e Als je lang in de zon zit, krijg je een kleurtje. Welke stralen zijn daarvoor verantwoordelijk? uv-stralen 54 Licht en zien Het elektromagnetisch spectrum Het elektromagnetisch spectrum is een verzamelnaam voor alle elektromagnetische stralingen. Ze worden gerangschikt volgens de hoeveelheid energie. a Bekijk de afbeelding. gamma stralen ultraviolet radiogolven infrarood X-stralen microgolven zichtbaar licht kortere golflengte hogere frequentie meer energie grotere golflengte lagere frequentie minder energie Vul aan soort golf voorbeelden microgolven microgolfoven zichtbaar licht zon, lichtshow, laser radiogolven gsm, radio, gps, radar, snelheidsradar van de politie gammastraling sterilisatie van groenten en fruit, in de juiste dosis behandeling van kanker zonnebank of gelaatsbruiner, behandeling vitamine D-tekort, controle geldbiljetten, steriel maken van medische apparatuur, aanbrengen van nagellak, lijmen, coatings, tandvulling … CT-scan, radiotherapie bij kanker, controle bagage op de luchthaven, bekijken van de oorspronkelijke tekening van een schilderij afstandsbediening, warmtelamp, broodrooster, nachtkijker, raketgeleidingssysteem, wolkenbeelden van een satelliet PR O EF 4.2 ultraviolet röntgenstraling infrarood b Licht is een elektromagnetische straling die je kunt waarnemen met je ogen. c Welke stralingen kun je niet met je ogen waarnemen? radiogolven, microgolven, IR-golven • Elektromagnetische straling plant zich voort met een golf zonder middenstof. • De voortplantingssnelheid van EM-straling is gelijk aan de lichtsnelheid. Hoofdstuk 4 - ELEKTROMAGNETISCHE STRALING 55 4.3 Verantwoord omgaan met straling a Plaats volgende begrippen bij de juiste foto. Kies uit: microgolven, radiogolven, uv-stralen, röntgenstralen en IR-golven. uv-stralen röntgenstralen PR O EF radiogolven radiogolven microgolven IR-golven 4.3.1Radiogolven Radiogolven zijn golven die ervoor zorgen dat je radio en tv kunt gebruiken. Het zijn golven die zich voortplanten met de snelheid van het licht, maar met een grote golflengte. Het is niet bewezen dat radiogolven schadelijk zijn. 4.3.2Microgolven Microgolven zijn ook radiogolven. Vanwege hun kleinere golflengte bezitten ze meer energie. a Waarvoor worden microgolven onder andere gebruikt? opwarmen van voedsel 4.3.3Infraroodstralen Elk lichaam dat warmer is dan de omgeving zendt infrarode straling uit. Omgekeerd geldt dat elk lichaam dat kouder is dan de omgeving infrarode straling absorbeert. De stralen zijn onzichtbaar, maar op de huid waarneembaar door de warmtewerking. Het is niet bewezen dat IR-stralen schadelijk zijn. In een IR-sauna worden de stralen geabsorbeerd door het lichaam. a Waarom gebruik je een IR-sauna? 56 Licht en zien 4.3.4Uv-stralen Uv-stralen hebben meer energie dan IR-stralen. De ozonlaag rond de aarde werkt als een filter en houdt de uv-stralen van de zon gedeeltelijk tegen. Het is bewezen dat uv-stralen kankerverwekkend zijn. a Hoe kun je jezelf beschermen tegen schadelijke uv-stralen? met een goede zonnecrème Onderzoeksvraag Wat is het verband tussen de beschermingsfactor, vermeld op een zonnecrème, en de hoeveelheid uv-stralen die tegengehouden wordt? Hypothese ■■ Hoe hoger de beschermingsfactor, hoe meer uv-stralen er worden tegengehouden. ■■ Hoe hoger de beschermingsfactor, hoe minder uv-stralen er worden tegengehouden. ■■ Er is geen verband. PR O EF Benodigdheden viertal zonnecrèmes met verschillende beschermingsfactor – wit blad papier – gele markeerstift – uv-lamp Werkwijze • Teken met de markeerstift enkele parallelle strepen op het blad papier. • Smeer op elke streep een even dik laagje zonnecrème. • Noteer onder de streep welke beschermingsfactor je gesmeerd hebt. • Belicht met de uv-lamp. Waarneming Kijk hoe de gele kleur oplicht bij de verschillende lagen. Hoe lager de beschermingsfactor, hoe beter je de gele streep onder het uv-licht ziet. Besluit Hoe hoger de beschermingsfactor van de zonnecrème, hoe meer uv-stralen er worden tegengehouden. b Kruis aan welke zonnecrème je wanneer het best gebruikt. zonnecrème met beschermingsfactor Op een zonnige dag ga je … 15 30 +50 X waterspelletjes spelen met je vrienden. een boek lezen op een overdekt terras. fietsen met de jeugdbeweging. zonnen op het strand, maar je hebt een gevoelige, lichte huid. 30+ waterproof X X X De stralen van de zon die ons voorzien van een kleurtje kunnen schadelijk zijn. Je kunt ze indelen in uv A, uv B en uv C. Uv C is zéér gevaarlijk. Deze bezit het meeste energie. Hoofdstuk 4 - ELEKTROMAGNETISCHE STRALING 57 4.3.5 Röntgen- of x-stralen Röntgenstralen zijn genoemd naar de ontdekker, Wilhelm Röntgen. a Ze hebben een hoge frequentie, dus veel energie. De stralen dringen doorheen bijna alle stoffen. Afhankelijk van de stof wordt een gedeelte geabsorbeerd en kan er een beeld gevormd worden. Dat beeld, een röntgenfoto, is de oudste vorm van medische beeldvorming en nog steeds in gebruik. Dankzij een aantal moderne technieken is de vorm sterk verbeterd. b Wat doet het ziekenhuispersoneel bij het nemen van dergelijke beelden? Ze beschermen zich door zich af te zonderen of een speciale schort te dragen. Röntgenstralen zijn sterke energetische stralen, die tot DNA-schade kunnen leiden. 4.3.6Gammastralen PR O EF Gammastralen hebben de kortste golflengte en dus de grootste energie-inhoud. De voortplanting van de stralen wordt enkel gestopt door tientallen centimeters lood of ijzer. Gammastraling komt voor in radioactieve straling. Het is zo’n krachtige straling dat ze gebruikt wordt in ziekenhuizen om kankercellen te doden. Helaas worden er dan ook gezonde cellen gedood. • De golfbeweging heeft een bepaalde frequentie. Een golf met een lage frequentie heeft minder energie dan een golf met een hoge frequentie energie. • Het elektromagnetisch spectrum omvat alle soorten magnetische straling, gerangschikt volgens hoeveelheid energie. 58 Licht en zien Samenvatting middenstof geluid zonder middenstof elektromagnetische straling trillingen weinig energie lage frequentie spectrum •• •• •• •• •• •• •• radiogolven microgolven infrarood stalen zichtbaar licht ultravioletstralen röntgenstralen gammastraling PR O EF veel energie hoge frequentie Wat zijn de nieuwe begrippen? Vul eventueel zelf aan. de microgolf infrarood de uv-straling de röntgenstraling de gammastraling de elektromagnetische straling de radiogolf Wat wordt er minstens van je verwacht? Vul eventueel zelf aan. ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ Leg het verschil tussen licht en geluid uit? Geef voorbeelden van elektromagnetische stralingen. Zet de elektromagnetische stralingen op het spectrum. Leg uit waar wordt elektromagnetische straling gebruikt wordt. Leg het gevaar voor de verschillende stralingen uit. Leg de werking van zonnecrème uit. Hoofdstuk 4 - ELEKTROMAGNETISCHE STRALING 59 Nog nieuwsgierig? a Emma gaat op stap. Ze wil nog snel een vestje uit haar kleerkast nemen. Om sneller te zijn, doet ze het licht in de slaapkamer niet aan. Als ze beneden komt, zegt ze: ‘Oh nee, dat blauwe vestje past niet bij mijn groene broek.’ Wat kon Emma wel herkennen bij weinig licht? n vorm van het vest n kleur van het vest In het duister zijn enkel de staafjes in het oog actief. Staafjes zijn zintuigcellen die instaan voor het registreren van vormen en grijstinten. Bij meer licht worden ook de kegeltjes in het oog actief. Kegeltjes zijn zintuigcellen die zorgen dat je kleuren en details kunt zien. PR O EF b Staafjes en kegeltjes kunnen soms niet goed (meer) functioneren. • Staar gedurende 30 seconden naar het midden van elke figuur. • Kijk daarna naar een wit oppervlak. • Wat zie je? dezelfde beelden, maar in andere kleuren: Batman in het zwart en Bart Simpson in zijn gele kleurtje Je ziet nu nabeelden. Daarbij raken de zintuigcellen ‘oververmoeid’. Ze geven niet meer de juiste signalen door aan de hersenen en je ziet andere kleuren. c • Wat herken je in de figuur hiernaast? een oog • Waarvoor worden dergelijke figuren gebruikt? om problemen met kleurenzicht op te sporen Bij een stoornis in de kegeltjes heb je last van kleurenslechtziendheid. Daardoor kun je bepaalde kleuren niet onderscheiden. Een voorbeeld is daltonisme. Je kunt dan de kleuren rood en groen niet onderscheiden. 60 Licht en zien d Een lichtbron straalt een bepaalde hoeveelheid licht uit. Als je een lamp in de winkel koopt, staat de hoeveelheid licht per vierkante meter (lumen) op de verpakking vermeld. Kruis aan. Ledlampje Werflicht Thuisverlichting ■■ 8 lumen ■■ 200 lumen ■■ 14 000 lumen ■■ 8 lumen ■■ 200 lumen ■■ 14 000 lumen ■■ 8 lumen ■■ 200 lumen ■■ 14 000 lumen e Bekijk de figuur. PR O EF Laatste kwartier zon aarde Nieuwe maan Volle maan Eerste kwartier • Wanneer de maan tussen de zon en de aarde staat, dan zie je vanop de aarde de niet-verlichte kant van de maan. Dat noem je nieuwe maan. • Wanneer je vanop de aarde de rechterhelft van de maan ziet, spreek je van eerste kwartier. • Wanneer je de linkerhelft van de maan ziet, spreek je van laatste kwartier. • Wanneer de aarde tussen de zon en de maan staat, zie je een volledig verlichte schijf. Dat noem je volle maan. • In hoeveel dagen draait de maan eenmaal rond de aarde? ± 28 dagen • In hoeveel dagen draait de aarde eenmaal rond haar as? 1 dag • In hoeveel dagen draait de aarde eenmaal rond de zon? 365 dagen Hoofdstuk 4 - ELEKTROMAGNETISCHE STRALING 61 f Hoe ontstaat eb en vloed? g Wat is springtij? Hoe ontstaat het? Wat kan het gevaar zijn bij springtij? Houd je vorderingen bij. Wat is jou het meest bijgebleven uit dit thema? PR O EF Om jezelf te testen, maak je de oefeningen op www.scoodle.be. Tijd om uit te checken CHECK OUT Je hebt bij het inchecken de code gekraakt en de zin vervolledigd. • Welk hulpmiddel heb je gebruikt om de tekst te kunnen lezen? een spiegel • Op welke interactie van het licht steun je? ■■ breking van het licht ■■ absorptie van het licht x ■ weerkaatsing van het licht ■ Door het gebruik van je hulpmiddel ontstaat er een beeld van de tekst. • Geef de kenmerken van het beeld. Het beeld is rechtopstaand. Het beeld en de tekst liggen symmetrisch spiegel, waarbij links en rechts verwisseld Het beeld en de tekst zijn even groot. Het beeld is virtueel. 62 Licht en zien ten opzichte van de worden.