Licht en kleur

WETENSCHAPSONDERSTEUNING
6 ABK
Licht en kleur
Inleiding
Om iets te zien is er “licht” nodig. Afhankelijk van de omgeving ziet iets er helderder
of minder helder uit, valt iets meer of minder op, ... . Een kleur kan in de ene
omgeving zwart lijken en op een andere plaats (donker)blauw.
Polarisatie van licht
In volle zon aan het strand kan de glans van het zonlicht op het water een verblindend
effect hebben. Ook de motorkap van een auto of een natte asfaltweg kunnen
hinderlijk verblinden. Dit doet zich vooral voor in de late namiddag, als de zon laag
staat. Dit komt omdat teruggekaatst zonlicht grotendeels horizontaal gepolariseerd is.
Figuur 1: Terugkaatsing van zonlicht op water.
Een zonnebril met polaroidglazen onderdrukt deze hinderlijke glans indien de glazen
de juiste oriëntatie hebben.
LICHT EN KLEUR
PAGINA 1
WETENSCHAPSONDERSTEUNING
6 ABK
Proef :
•
We plaatsen een glas uit een polaroid zonnebril op de retroprojector en draaien
dit glas om zijn as.
Vaststelling: De lichtintensiteit .....................................................................
...............................................................................................................
•
We nemen een tweede glas en plaatsen dit boven het eerste glas.
Vaststelling: ...............................................................................................
...............................................................................................................
•
We draaien het tweede glas nu over een hoek van 90°
Vaststelling: ................................................................................................
...............................................................................................................
Verklaring:
Licht bestaat uit elektromagnetische golven. De lichtdeeltjes (= fotonen) trillen
continu in alle richtingen loodrecht op de voortbewegingsrichting. Dit noemen we nietgepolariseerd licht (Figuur 2). Gepolariseerd licht bestaat slechts uit 1 trilrichting.
Polariserend glas laat slechts 1 trilrichting door (Figuur 3).
Aangezien het teruggekaatste zonlicht gepolariseerd licht is, kan een poloroid
zonnebril deze hinderlijke reflectie tegen houden met een juiste oriëntatie van de
glazen (Figuur 4).
Figuur 2: Voorstelling van een elektromagnetische lichtgolf.
LICHT EN KLEUR
PAGINA 2
WETENSCHAPSONDERSTEUNING
6 ABK
© optiek Mertens
Figuur 3: Polariserend glas laat slechts 1 trilrichting door (blauwe golf, hier verticaal
door het glas).
Figuur 4: Twee polaroid glazen waarvan de polarisatierichtingen loodrecht op elkaar
staan.
LICHT EN KLEUR
PAGINA 3
WETENSCHAPSONDERSTEUNING
6 ABK
Mechanische en elektromagnetische golven
Proef:
We plooien een paperclip zodat we een lusje verkrijgen. We nemen deze paperclip in
een tang en dompelen deze in een bekertje met gedemineraliseerd water.
•
We dompelen de vochtige paperclip in wat keukenzout (NaCl) en brengen het
lusje in de vlam van een bunsenbrander.
Vaststelling: de vlam krijgt een ............................... kleur.
•
We dompelen de vochtige paperclip in kaliumchloride (KCl) en brengen het lusje
in de vlam van een bunsenbrander.
Vaststelling: de vlam krijgt een ............................... kleur.
Verklaring:
Als natrium- of kaliumdeeltjes verhit worden, zenden ze golven uit. De golflengte (zie
Figuur 2) uitgezonden door natrium bedraagt 589 nm, de golflengte uitgezonden door
kalium bedraagt 492 nm. Deze golven behoren tot het lichtspectrum, vandaar dat wij
ze kunnen zien.
Licht is een golf dat wordt uitgezonden door de zon en de aarde bereikt na een reis
van 150 miljoen km door het luchtledige. Lichtgolven hebben dus geen middenstof
nodig om zich voort te bewegen (in tegenstelling tot bv. geluid). Dergelijke golven
noemen we elektromagnetische golven. Golven die wel een middenstof nodig hebben
noemen we mechanische golven.
Elektromagnetische golven zijn, net zoals mechanische golven, trillingen die zich
verplaatsen en daarbij energie transporteren. Ze verschillen in golflengte, maar
hebben allemaal dezelfde snelheid namelijk 300000 km/s (= 3,0 . 108 m/s). Deze
snelheid noemen we de lichtsnelheid, c. De relatie tussen golflengte, lichtsnelheid en
frequentie wordt weergegeven met volgende formule :
c = λ. f
lichtsnelheid (m/s) = golflengte (m) . frequentie (Hz)
LICHT EN KLEUR
PAGINA 4
WETENSCHAPSONDERSTEUNING
6 ABK
Figuur 5: Voorstelling van het elektromagnetisch spectrum ( γ -stralen, X-stralen, UVstralen, zichtbaar licht, IR-stralen, radiogolven.
Kleurtemperatuur
Zon- of lamplicht lijkt op het eerste gezicht geen speciale kleur te hebben, beide zijn
wit, maar als het licht wordt gebroken door een prisma, ontstaat een spectrum van
kleuren (Figuur 6).
Figuur 6: breking van wit licht door een prisma
LICHT EN KLEUR
PAGINA 5
WETENSCHAPSONDERSTEUNING
6 ABK
Zowel bij zonlicht als bij kunstlicht domineert een bepaalde kleur het spectrum.
Midden op de dag is het zonlicht bijvoorbeeld veel blauwer dan ’s morgens. Dit aspect
wordt weergegeven met de kleurtemperatuur.
De kleurtemperatuur van een lichtbron voor wit licht, is gedefinieerd als de
temperatuur van een zwart lichaam waarvan het uitgestraalde licht dezelfde
kleurindruk geeft als de werkelijke lichtbron.
De kleurtemperatuur van een lichtbron wordt meestal uitgedrukt in Kelvin (K). De
golflengte van het uitgestraalde licht (zie elektromagnetisch spectrum) neemt af met
een toenemende temperatuur. Hierdoor heeft blauwig licht (korte golflengte) een
hogere kleurtemperatuur dan roodachtig licht (Figuur 7). Licht met een lage
kleurtemperatuur wordt echter als "warmer" ervaren dan licht met een hoge
kleurtemperatuur. In tabel 1 staan enkele voorbeelden van kleurtemperaturen.
Figuur 7: Kleurtemperatuur uitgedrukt in Kelvin
Tabel 1:
© www.kleurenvisie.nl
Enkele waarden kleurtemperatuur.
zonsopkomst of ondergang
2000 K
gloeilamp 100 watt
2800 K
halogeenlamp 500 watt
3200 K
een uur na zonsopkomst
3500 K
daglicht 12 uur 's middags
5400 K
fotografisch daglicht (flitsers)
5500 K
helder daglicht (blauwe hemel)
9600 K
In de fotografie wordt kleurtemperatuur ook uitgedrukt in mireds (= Mircro Reciprocal
Degrees) 1 mired = 1 000 000 / (kleurtemperatuur in Kelvin).
LICHT EN KLEUR
PAGINA 6
WETENSCHAPSONDERSTEUNING
6 ABK
Kleurmenging
Een wit voorwerp weerkaatst alle kleuren van het spectrum, een zwart object
daarentegen absorbeert ze. Wanneer wit licht op een rode appel valt, zal het rood
worden gereflecteerd en de rest van het spectrum geabsorbeerd. De materie neemt
dus in meer of mindere mate golven op van het zichtbare licht waardoor iets een
bepaalde kleur heeft.
Additivieve kleurmenging hebben we als lichtgolven worden samengevoegd. De
kleuren worden dan als het ware opgeteld. De hoofdkleuren zijn rood, groen en blauw.
Figuur 8: Additieve kleurmenging
De kleur van de materie wordt bepaald door de mate waarin de pigmenten in meer of
mindere mate licht opnemen. Dit noemen we subtractieve kleurmenging. De
hoofdkleuren kleuren hierbij zijn citroengeel, magentarood en cyaanblauw.
Figuur 9: Subtractieve kleurmenging
Om kleuren te drukken, moet bepaald worden welke hoofdkleuren men zal gebruiken.
In figuur 10 staan drie veelgebruikte kleurenschema’s naast elkaar weergegeven.
LICHT EN KLEUR
PAGINA 7
WETENSCHAPSONDERSTEUNING
6 ABK
Figuur 10: Enkele veelgebruikte kleurencirkels. De drie hoofdkleuren staan onder de
cirkel vermeld.
LICHT EN KLEUR
PAGINA 8
WETENSCHAPSONDERSTEUNING
6 ABK
Opdracht: Simulatie gekleurde voorwerpen bekijken in gekleurd
licht
(bron: www.ecent.nl)
Op basis van onderstaande opdracht willen we inzicht krijgen in de kleur die een
voorwerp heeft als het beschenen wordt met gekleurd licht.
Om dit te gaan onderzoeken maken we gebruik van een simulatie op de website van
het walburgcollege.
http://www.virtueelpracticumlokaal.nl
ga naar optica > kleurmenging > kleurmenging
Je ziet nu het volgende scherm verschijnen.
Links staat in het witte vlak een gekleurde poppetjes. Dit is de simulatie.
Rechts staat ook een gekleurd poppetje maar dit is geen simulatie.
>doe het licht uit door op het lampje te klikken.
Als je het licht uitzet, wordt alles zwart en verschijnen er onder in beeld de drie
hoofdkleuren waar licht uit bestaat. Door met de linker muisknop te klikken op het
rode balkje zet je het rode licht aan.
>doe de gekleurde spots een voor een aan.
LICHT EN KLEUR
PAGINA 9
WETENSCHAPSONDERSTEUNING
6 ABK
.
Door met je muis in het rode licht te bewegen zie je een handje verschijnen. Als je dit
handje ziet en de linker muisknop indrukt, dan kun je dit licht verschuiven.
>sleep met je linkermuisknop de lichtvlekken naar een andere plek.
Voor dit onderzoek gaan we alleen naar het hoofdje kijken,
wat hiernaast staat afgebeeld en maken we onderstaande
opdracht:
LICHT EN KLEUR
PAGINA 10
WETENSCHAPSONDERSTEUNING
NAAM:
1.
2.
6 ABK
………………………………………
Onderzoek van de hoofdkleuren
a.
Zet alleen het rode licht aan en schuif het over
het hoofd.
Kleur in het plaatje hiernaast hoe het er dan
uitziet.
b.
Zet alleen het groene licht aan en schuif het over
het hoofd.
Kleur in het plaatje hiernaast hoe het er dan
uitziet.
c.
Zet alleen het blauwe licht aan en schuif het
over het hoofd.
Kleur in het plaatje hiernaast hoe het er dan
uitziet.
Kijk goed naar de door jou gekleurde plaatjes en vul onderstaande tabel aan:
Achtergrond
Oortjes
Wenkbrauw
Ogen
Neus
Mond
3.
WIT LICHT
Wit
Blauw
Groen
Groen
Blauw
Wit
ROOD
GROEN
BLAUW
Leg uit welke kleuren veranderen en in welke kleur ze veranderen als je in plaats
van wit licht, gekleurd licht gebruikt:
.................................................................................................................
.................................................................................................................
4.
Leg uit welke kleuren gelijk blijven als je in plaats van wit licht, gekleurd licht
gebruikt:
.................................................................................................................
.................................................................................................................
LICHT EN KLEUR
PAGINA 11
WETENSCHAPSONDERSTEUNING
5.
6 ABK
Wat is er bijzonder aan de neus van dit poppetje, en hoe komt dat denk je?
.................................................................................................................
.................................................................................................................
Links
www.kleurenvisie.nl
Op deze site vind je een overzicht van alle aspecten die met (kleuren) zien te
maken hebben, zoals (waarnemings)psychologie, gezichtsbedrog,
kleurgestoordheid, (kunst)licht, verf, drukwerk, computerkleur, ...
www.moorfotografie.nl/verschillende-soorten-kleur/
Alles over kleur met betrekking tot digitale fotografie.
http://www.cs.brown.edu/exploratories/freeSoftware/repository/edu/brown/cs/
exploratories/applets/colorMixing/additive_color_mixing_guide.html
hier kan je een programma starten om zelf additieve kleurmenging met RGB te
onderzoeken
www.virtueelpracticumlokaal.nl
LICHT EN KLEUR
PAGINA 12