Dossier OPTICA
advertisement
Dossier OPTICA Handleiding voor leerkrachten Gericht naar jongeren uit het secundair onderwijs Inhoudsopgave Inhoudsopgave Inhoudsopgave............................................................................................................................. 2 Introductie ................................................................................................................................... 4 Voorbereiding van het bezoek ...................................................................................................... 5 1. Leerstof........................................................................................................................................ 5 1.1. Voortplanting van licht ............................................................................................................ 5 1.2. Misconcept 1: .......................................................................................................................... 5 1.3. Bouw van het oog: ................................................................................................................... 6 1.4. Kleuren zien ............................................................................................................................. 7 1.5. Verschil optische en visuele illusie ........................................................................................... 8 Het bezoek aan Scientastic ........................................................................................................... 9 1. Proeven tijdens het bezoek: ........................................................................................................ 9 Proef 1: Ik ‘vlieg’ .................................................................................................................................. 9 Proef 7: De tafel van de tovenaar........................................................................................................ 9 Proef 35: Jij en ik .................................................................................................................................. 9 Proef 37a: Schaduwen in kleur ............................................................................................................ 9 Proef 37b: Het monster ....................................................................................................................... 9 Proef 39: De televisie ........................................................................................................................... 9 Proef 44b: De lichttafel ........................................................................................................................ 9 Proef 49a: De cartoon ......................................................................................................................... 9 Proef 76: Alle kleuren .......................................................................................................................... 9 Proef 78: De schatkist .......................................................................................................................... 9 Proef 80: Regenboog ........................................................................................................................... 9 Proef 87: Verwijderde hoeken ............................................................................................................. 9 Proef 92: Het rad van Newton ............................................................................................................. 9 Proef 98: Vreemde farao ..................................................................................................................... 9 1. Vragenlijst voor de leerlingen met antwoorden ......................................................................... 9 1.1. Doel van de vragenlijst ............................................................................................................ 9 1.2. Vragenlijst.............................................................................................................................. 10 1. DENK-opdrachten ...................................................................................................................... 10 2. ZOEK-opdrachten ...................................................................................................................... 11 3. Omschrijving van een experiment ............................................................................................ 12 Verwerking van het bezoek ........................................................................................................ 13 1. Licht ........................................................................................................................................... 13 1.1. Voortplanting van licht .......................................................................................................... 13 1.2. Lichtbronnen en donkere lichamen ....................................................................................... 13 1.3. Misconcept 2 ......................................................................................................................... 13 1.4. Licht, een vorm van energie .................................................................................................. 14 1.5. Exciteren van elektronen (Enkel voor 3de graad) ................................................................... 14 1.6. Zichtbaar en onzichtbaar licht ............................................................................................... 15 ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 2 Lichtstralen ............................................................................................................................ 16 1.8. Misconcept 3 ......................................................................................................................... 16 1.9. Snelheid van het licht............................................................................................................. 16 1.10. 2. Schaduw ............................................................................................................................ 17 Weerkaatsing............................................................................................................................. 17 2.1. Licht invallen op een voorwerp .............................................................................................. 17 2.2. Weerkaatsingsverschijnselen ................................................................................................ 18 2.3. Weerkaatsingswetten ........................................................................................................... 19 2.4. Aard van het beeld ................................................................................................................ 19 2.5. Beeldvorming......................................................................................................................... 20 2.6. Totale weerkaatsing .............................................................................................................. 21 2.7. Oefeningen ............................................................................................................................ 22 3. 3.1. Speciale spiegels ........................................................................................................................ 23 Holle en bolle spiegels ........................................................................................................... 23 4. Lenzen van Fresnel .................................................................................................................... 23 5. Lichtbreking ............................................................................................................................... 23 5.1. Lichtbreking ........................................................................................................................... 23 5.2. Oefeningen ............................................................................................................................ 24 5.3. De regenboog ........................................................................................................................ 26 6. Kleuren ...................................................................................................................................... 27 6.1. Kleurenblindheid of Daltonisme ............................................................................................ 27 6.2. Additieve kleuren ................................................................................................................... 27 6.3. Substractieve kleurmenging .................................................................................................. 28 6.4. Absorberen van kleuren: filter ............................................................................................... 28 6.5. Terugkaatsing van kleuren .................................................................................................... 29 7. 7.1. 8. Optische instrumenten: het oog ............................................................................................... 29 Werking van het oog: ............................................................................................................ 29 Illusies ........................................................................................................................................ 31 8.1. Gezichtsbedrog ...................................................................................................................... 31 8.2. Müller-Lyer ............................................................................................................................ 31 8.3. Dieptezicht ............................................................................................................................. 32 8.4. Figuur-achtergrondscheiding ................................................................................................ 33 ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 3 Inhoudsopgave 1.7. Introductie Introductie Welkom in het museum Scientastic! De bundel die u nu in handen heeft bestaat uit drie delen. Een deel bestemd voordat u naar Scientastic komt, een deel voor tijdens het bezoek en een laatste deel als mogelijke verwerking van het bezoek. U bent natuurlijk vrij om te kiezen welke informatie u uit de bundel wilt behandelen. Scientastic heeft als doel voor ogen om de leerlingen zoveel mogelijk de verschijnselen bij optica te laten waarnemen. Dit doel is verwerkt in een bundel met demonstratieproeven bij ieder deel informatie. De demonstratieproeven zijn uitgeschreven zodat u snel terugvindt wat u hoeft te doen. De materialen die gebruikt worden in de proeven zijn eenvoudige voorwerpen die u thuis kunt terugvinden of basisvoorwerpen die aanwezig zouden zijn in een fysicalokaal. Indien u niet over het nodige materiaal beschikt kunt u beroep doen op de internetsites die bij sommige proeven vermeld staan. Bij sommige demonstratieproeven staan ook vermeld waar u bepaalde voorwerpen kunt aankopen, indien u dit nodig acht. Leerlingen hebben dikwijls misopvattingen over verschijnselen in de natuurkunde. Via enkele misconcepties in de bundel kunt u opsporen welke misopvattingen er nog heersen rond optica. Geef leerlingen de kans om onderling te overleggen en bespreek daarna de antwoorden klassikaal. Belangrijk is dat je zelf de oplossing niet geeft maar haalt uit het besluit van de leerlingen. We wensen u een fijn bezoek toe! ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 4 Voorbereiding van het bezoek Voorbereiding van het bezoek 1. Leerstof 1.1. Voortplanting van licht Demonstratieproef Benodigdheden: 2 stukken karton met een kleine opening in. Een brandend theelichtje. Werkwijze: Laat een theelichtje branden. Vraag aan de leerlingen hoe ze de twee kartonnen met opening kunnen plaatsen om de vlam te zien als ze doorheen de openingen van de twee kartonnen kijken. Je kan de vlam zien als de 2 kartonnen op een rechte lijn staan. Variant: Gebruik van een soepele buis. Leerlingen zullen merken dat ze de vlam enkel kunnen zien als de boog gestrekt is. Besluit: Licht plant zich rechtlijnig voort (in een homogene middenstof). 1.2. Misconcept 1: Een auto staat op een rechte baan tijdens de nacht. De chauffeur heeft de lichten van de auto aangestoken. Wat verder weg van de auto staat een voetganger op de baan, deze voetganger ziet dat de lichten aanstaan van de auto. A. B. C. D. E. DOORDENKER: De afbeelding is ingedeeld in vijf stukken. In welk(e) gedeelte(n) is er licht aanwezig? ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 5 1.3. Bouw van het oog: Bron afbeeldingen: Evens, L. e.a. (2006) Bio voor jou 3 wetenschappelijke richtingen, VAN IN, p9,10 Meer informatie met animatie op http://www.bioplek.org/animaties/oog/oogonderbouw.html De binnenste laag in het oog is het netvlies. In deze laag vind je de zintuigcellen terug die gevoelig zijn voor het licht (= lichtreceptoren). Het netvlies is opgedeeld in vier lagen: - Een pigmentlaag: deze laag is gelegen tegen het vaatvlies en bevat donkere pigmenten. Dankzij deze pigmenten worden de lichtstralen geabsorbeerd en wordt weerkaatsing van de lichtstralen tegengegaan. - Een laag met lichtreceptoren: bestaande uit kegeltjes en staafjes. WEETJE: het netvlies bevat ongeveer 120 miljoen staafjes en 60 miljoen kegeltjes. - Een laag bipolaire zenuwcellen: verbinden de laag met lichtreceptoren met een nieuwe laag zenuwcellen. - Een laag ganglioncellen: de uitlopers van de zenuwcellen in deze laag komen samen en de oogzenuw vormen. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 6 Voorbereiding van het bezoek Antwoord: Er zijn meerdere antwoorden mogelijk. Het licht komt niet voor na de auto in deel E. Er is geen licht achter de wandelaar zelf, maar wel omheen de wandelaar. Als leerlingen antwoorden dat de wandelaar op zo een grote afstand het licht bijna niet meer kan zien dan mag dit ook goed gerekend worden. Kleuren zien Demonstratieproef ligging staafjes en kegeltjes Benodigdheden: - Meerdere willekeurige voorwerpen met 1 bepaalde kleur Werkwijze: Laat een leerling met de beide ogen open voor zich uit staren. De leerkracht neemt een voorwerp en stapt van achter de leerling naar voren toe in een boog om de leerling. De proef lukt enkel als de leerling recht voor zich blijft uit kijken en niet naar het voorwerp kijkt in de handen van de leerkracht. Het is de bedoeling dat de leerling probeert te achterhalen wat het voorwerp is en welke kleur het voorwerp heeft. Op een bepaald moment zal de leerling (meestal) het voorwerp waarnemen maar zonder kleur, nog wat later ziet de leerling het voorwerp in kleur. De leerling herkent het voorwerp pas binnen een bepaald bereik. De gele vlek en de lichtreceptoren van het oog spelen hier een rol. ©Scientastic Besluit kegeltjes en staafjes: Het netvlies bevat lichtreceptoren namelijk de kegeltjes en de staafjes. Met de staafjes kan je geen kleuren zien. Ze hebben een lage prikkeldrempel waardoor je in het duister enkele grijze tinten te zien krijgt. De staafjes liggen voornamelijk aan de zijkanten van het netvlies. Met de kegeltjes kan je kleuren zien, maar ze hebben een hoge prikkeldrempel. In totaal zijn er 3 soorten kegeltjes afhankelijk van de soort pigmenten in de schijfjes van de kegeltjes. Dankzij de samenwerking van de 3 soorten kegeltjes zijn wij in staat om verschillende kleuren te zien. De kegeltjes zijn voornamelijk gelegen in het midden van het netvlies. Bron afbeelding: Evens, L. e.a. (2006) Bio voor jou 3 wetenschappelijke richtingen, VAN IN, p14 Besluit gele vlek: De gele vlek is een plaats op het netvlies waar alleen kegeltjes gelegen zijn. Via de gele vlek nemen we het centrale gedeelte waar van het gezichtsveld. We kunnen hiermee de kleinste details waarnemen van een voorwerp. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 7 Voorbereiding van het bezoek 1.4. Voorbereiding van het bezoek 1.5. Verschil optische en visuele illusie Besluit: Optische illusies zijn een oorzaak door licht. Visuele illusies kennen hun oorzaak in ons visueel systeem. Het visueel systeem is de samenwerking van de ogen, de zenuwen en de hersenen. Een voorbeeld: Optische illusie Visuele illusie Is het potlood gebroken? Ziet u een jonge of een oude vrouw? http://fysica.belsites.com/lichtbreking/breking_potlood2.jpg http://www2.werkstuknetwerk.nl/knaw/cogn itie/VisueleIllusie.gif De optische illusie is als gevolg door de lichtinval. Het lijkt alsof het potlood gebroken is maar het potlood is nog steeds recht. De visuele illusie vormt voor onze hersenen een probleem om te interpreteren omdat het ofwel de jonge vrouw ziet ofwel de oudere vrouw. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 8 1. Proeven tijdens het bezoek: De onderstaande tekst geven de belangrijkste proeven weer rond het thema optica, proeven die de leerlingen zeker eens van naderbij moeten bekijken. Proef 1: Ik ‘vlieg’ - Spiegeling - Beeldvorming - Symmetrisch - Rol van de hersenen Proef 7: De tafel van de tovenaar - Weerkaatsing Proef 35: Jij en ik - Weerkaatsing - Doorlaten van licht Proef 37a: Schaduwen in kleur - Additieve en substractieve kleurmenging Proef 37b: Het monster - Schaduwvorming - Rechtlijnige voortplanting van licht Proef 39: De televisie - 3 primaire kleuren Proef 44b: De lichttafel - Kleurenspectrum - Absorberen van kleuren Proef 49a: De cartoon - Beeldvorming - Waarneming Proef 76: Alle kleuren - Kleurmenging via kleurintensiteit Proef 78: De schatkist - Rechtlijnige voortplanting van licht - Weerkaatsing van licht - Totale weerkaatsing van licht - Breking van licht Proef 80: Regenboog - Rechtlijnige voortplanting van licht - Breking van licht - kleurenspectrum Proef 87: Verwijderde hoeken - Visuele illusie - Rol van hersenen - Rol van invallend licht - Rol van de vorm van het voorwerp Proef 92: Het rad van Newton - Kleurenspectrum - Kleurmenging - Snelheid prikkeling lichtreceptoren Proef 98: Vreemde farao - Visuele illusie - Rol van hersenen - Rol van invallend licht - Rol van de vorm van het voorwerp 1. Vragenlijst voor de leerlingen met antwoorden 1.1. Doel van de vragenlijst De bedoeling is om de leerlingen alleen of in groepjes (= aangeraden) te laten zoeken naar de antwoorden van de vragen. De vragen zijn zo gesteld dat de leerlingen niet letterlijk het antwoord kunnen terugvinden in het museum. Ze kunnen het antwoord vinden door de kennis die ze opdoen in het museum samen te brengen. Daarnaast moedigen we met de vragenlijst de leerlingen aan om samen te redeneren en van elkaar te leren. De vragenlijst is ingedeeld in denkopdrachten (over 1 experiment), zoekopdrachten (over meerdere experimenten) en omschrijving van 1 experiment. U kunt zelf kiezen welke soort opdracht u meegeeft aan de leerlingen. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 9 Het bezoek aan Scientastic Het bezoek aan Scientastic 1. DENK-opdrachten Proef (1) Ik vlieg: Je kan spelen met je spiegelbeeld door een helft van je lichaam tegen de spiegelrand te drukken. Waarom vinden wij het niet vreemd om een samenstelling te zien van onze linkerhelft en het spiegelbeeld van onze linkerhelft? Doordat ons lichaam bijna symmetrisch is vinden onze hersenen het niet vreemd om twee linkerbeelden samengesteld te zien. Proef (2) De afgrond: In deze proef wordt er gebruik gemaakt van spiegels. Wat gebeurt er precies bij de spiegels dat zorgt voor het gevoel van diepte als je naar beneden kijkt en het gevoel van hoogte als je naar boven kijkt? Aan zowel de bovenkant als de onderkant van het kasteel zijn er spiegels geplaatst. Deze spiegels weerkaatsen keer op keer de voorwerpen in het kasteel waardoor je een gevoel krijgt van hoogte en diepte. Proef (37a) Schaduwen in kleur: Druk op de rode knop om te lampen te laten schijnen. Welke lamp(en) moet je afdekken om volgende kleuren te krijgen? Groen: de lampen blauw en rood Geel: de lamp blauw Zwart: de lampen blauw, rood en groen Wit: geen enkele lamp Proef (37b) Het monster: Hoe komt het dat de hond op het scherm groter weergegeven wordt dan het meisje? De afstand tussen de hond en het scherm is groter dan de afstand tussen het meisje en het scherm. Schaduwen worden groter als de afstand groter wordt. [UITDAGING] Proef (35) Jij en ik: In verhoorkamers wordt er ook gebruikt gemaakt van deze soort spiegels maar wat is er verschillend met het licht in de verhoorkamers? Bij de verhoorkamer is er aan de kant waar de agenten meeluisteren geen licht en aan de kant waar de ondervraging doorgaat wel licht. [UITDAGING] Proef (44b) de lichttafel: Ga even na welke kleur je krijgt als je een rode en een blauwe filter op elkaar plaatst op de lichttafel. Hoe komt het dat je deze kleur krijgt? Je krijgt de kleur zwart, een blauwe filter laat enkel blauw licht door en houdt andere kleuren tegen waaronder rood. Een rode filter laat enkel rood licht door en geen blauw licht. Er kan met andere woorden geen (rood) licht doorheen de filter en de afwezigheid van licht geeft de kleur zwart. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 10 Het bezoek aan Scientastic 1.2. Vragenlijst De antwoorden staan in het cursief. Sommige vragen zijn hoger in moeilijkheidsgraad, bij deze opgaven staat er ‘[uitdaging]’ vermeld. Het bezoek aan Scientastic Proef (78) De schatkist: Hoe kan je zien dat er bij een diamant een totale weerkaatsing is? Een diamant weerkaatst invallend licht totaal terug waardoor je de felle schittering ziet van een diamant. [UITDAGING] Proef (80) De regenboog: Controleer de boog met kleuren, welke kleur wordt het meest afgebogen? Hint: Kijk naar de hoek tussen de witte lichtstraal en de gekleurde lichtstraal. De blauwe kleur ligt binnenin, deze kleur wordt het meest afgebogen of gebroken. [UITDAGING] Proef (92 ) Het rad van Newton: Laat het rad draaien. Wuif met je hand en de vingers open heen en weer. Wat gebeurt er en hoe komt dit? Je krijgt terug alle kleuren apart te zien want doordat je heen en weer wuift volgen de beelden elkaar minder snel op van het bewegend rad. Proef (98) Vreemde farao: Hoe kan je thuis deze proef namaken? Je kan deze proef namaken door een masker met de holle kant naar jou toe te keren. 2. ZOEK-opdrachten Zoek in het museum naar 4 leuke toepassingen van weerkaatsing van spiegels. - Proef (2) de afgrond - Proef (41) gezichtsbedrog - Proef (4) de stereoscopen - Proef (42) het labyrint - Proef (7) de tafel van de tovenaar - Proef (47) het spiegelpaleis - Proef (28) de reusachtige caleidoscoop - Proef (50c) de zeshoek - Proef (33) verdwijn - Proef (78) de schat - Proef (35) jij en ik - … - Proef (36) half jij – half ik Zoek in het museum naar de volgende proeven. Onderzoek hoeveel maal je weerspiegeld wordt. Proef (7) de tafel van de tovenaar: 4 weerkaatsingen Proef (28b) de caleidoscoop: meerdere malen afhankelijk van de hoever je de twee spiegels van elkaar plaatst. Proef (78) de schatkist: 2 weerkaatsingen [UITDAGING] Zoek in het museum naar manieren om uit wit licht 1 of meerdere kleuren te verkrijgen. - Proef (37) de schaduwen in kleur: voor het witte licht gaan staan dat gevormd wordt door de rode, blauwe en groene lampen. - Proef (44b) de lichttafel: absorberen van kleuren uit wit licht - Proef (77) de veelkleurige schijf - Proef (80) de regenboog: breking van licht - Proef (90) het gepolariseerd licht: bepaalde kleuren worden tegengehouden door de filters uit het witte licht ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 11 Zoek in het museum op welke manieren je met licht een witte indruk krijgt? - Samenbrengen van rood, blauw en groene lichten - Door verschillende kleuren heel snel te laten draaien [UITDAGING] Zoek naar voorbeelden in het museum waarbij je hersenen door de snelheid van de beweging van voorwerpen iets anders ziet. Bijvoorbeeld, als je in een pretpark in een snel bewegende rollercoaster zit dan lijken de voorwerpen om je heen voorbij te gaan als een wazige streep. - Proef (19) de manneken pis - Proef (92) Het rad van newton - Proef (49a) de cartoon Ga op zoek naar wat de drie basiskleuren zijn van licht. Waar worden de drie basiskleuren in het museum allemaal gebruikt? - Proef (39) De televisie - Proef (44b) De lichttafel - Proef (37a) schaduwen in kleur - Proef (76) alle kleuren Licht is een vorm van energie, zoek in het museum voorwerpen en proeven waarbij je dit waarneemt. - Proef (93a) het leven van de zon - Proef (93b) fosforescerend licht - Proef (96) de schaduwen die voortduren 3. Omschrijving van een experiment Kies een proef en analyseer het, door de volgende stappen zorgvuldig te volgen: 1. Omschrijf het gebruikte materiaal of maak een schets van de proef. 2. Omschrijf wat je met deze proef hebt moeten doen. 3. Wat is er dan gebeurd? 4. Weet je waarom dit zo is gebeurd? 5. Kun je nog andere proeven in het Scientastic Museum bedenken, die hetzelfde principe gebruiken? ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 12 Het bezoek aan Scientastic [UITDAGING] Zoek of de volgende proeven voorbeelden zijn van een optische of visuele illusie. Kijk uit, sommige proeven zijn beiden. Proef(28) de reusachtige caleidoscoop: optische illusie Proef (87) verwijderde hoeken: optische illusie (gesneden) en visuele illusie (zien van kubus) Proef (60) de grijzen: visuele illusie Proef (63) de kleine grote: visuele illusie Proef (80) de regenboog: optische illusie Verwerking van het bezoek Verwerking van het bezoek 1. Licht 1.1. Voortplanting van licht Besluit: Licht plant zich rechtlijnig voort (in een homogene middenstof). 1.2. Lichtbronnen en donkere lichamen Demonstratieproef: lichtbron vs. donker lichaam Doel: Achterhalen hoe wij in staat zijn om voorwerpen te zien. Benodigdheden: - Een lokaal dat je volledig kan verduisteren - Een willekeurig voorwerp, uitgezonderd zwart (vb. het bord) - Een lamp/zaklamp Werkwijze: Verduister het lokaal, de leerlingen mogen het voorwerp niet zien. Knipper de zaklamp aan en schijn op het voorwerp. Je kan uit de leerlingen halen dat het licht uit de zaklamp komt (= lichtbron). Leerlingen hebben moeilijkheden met het volgende: het voorwerp waar je op schijnt weerkaatst het licht van de lichtbron in onze ogen waardoor we het voorwerp kunnen zien (= donker lichaam). Besluit: We kunnen voorwerpen zien omdat ze zelf licht uitstralen (= lichtbron) of omdat ze licht weerkaatsen (= donker lichaam). Dit licht zal uiteindelijk in onze ogen vallen. 1.3. Misconcept 2 Op een tafel liggen er twee kaarten. Een zwarte kaart en een witte kaart. Je schakelt het licht uit zodat het lokaal volledig verduisterd is. DOORDENKER: - Als je het zwarte voorwerp en het witte voorwerp in je handen neemt, kan je de witte kaart onderscheiden van de zwarte kaart? - Welke van de onderstaande voorwerpen zijn donkere voorwerpen? Een ster De maan Een brandend blad papier Een reflector Antwoorden: - Je kan in het duister de twee kaartjes niet uit elkaar halen afhankelijk van de kleur. Het zijn beide donkere voorwerpen die licht nodig hebben om gezien te worden. - De maan en de reflector zijn voorbeelden van donkere lichamen. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 13 Verwerking van het bezoek 1.4. Licht, een vorm van energie In Scientastic kan je uw eigen schaduw ‘vangen’! Om de proef (96) de schaduwen die blijven te begrijpen kan je de demonstratieproef gebruiken om de leerlingen op weg te zetten. Demonstratieproef: radiometer van Crookes Doel: De radiometer van Crookes is een manier om aan te tonen dat licht een vorm is van energie. Benodigdheden: - Radiometer van Crookes (www.leermiddelen.be; 9,75 €) - Lamp Werkwijze: Laat licht schijnen op de radiometer van Crookes. Het molentje zal beginnen draaien. Verklaring: Licht bestaat uit energiepakketjes of fotonen. Deze fotonen verplaatsen zich aan de hand van straling. De fotonen zorgen voor het opwarmen van de gasdeeltjes aan de zwarte kant van de vleugeltjes waardoor er daar een hogere gasdruk wordt gerealiseerd. Het molentje start met draaien. Filmfragment van een radiometer van Crookes: http://www.youtube.com/watch?v=cey-JBeHrww Besluit: Licht is een vorm van energie. Licht vertoont altijd een dualiteit. Je kan verschijnselen verklaren via de aanwezigheid van deeltjes terwijl je andere verschijnselen kan verklaren aan de hand van licht als straling. Bij de proef in Scientastic wordt het licht tijdelijk ‘gevangen’ gehouden op het doek met fosforescerende deeltjes. Jijzelf houdt het licht tegen waardoor op het doek achter je geen licht komt. Dit gedeelte kan geen licht opvangen. Na de lichtflits zie je een duidelijk contrast met jouw schaduw en het opgelichte gebied op het doek. Je hebt je schaduw ‘gevangen’. 1.5. Exciteren van elektronen (Enkel voor 3de graad) 6. Materie is opgebouwd uit deeltjes of atomen. In een atoom vind je een positief geladen kern terug met protonen en neutronen met daaromheen een mantel met negatief geladen elektronen. Ieder elektron beweegt omheen de kern in een baan overeenkomend met een bepaald energieniveau. Als een elektron overgebracht wordt naar een hoger energieniveau dan is daar arbeid voor nodig. De nodige arbeid kan geleverd worden door een bepaalde vorm van straling, door botsende deeltjes en warmte. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 14 Verwerking van het bezoek 7. Op deze manier krijgt het elektron een bepaalde hoeveelheid potentiële energie. De nieuwe toestand is echter niet stabiel, het elektron is geëxciteerd. 8. Het elektron houdt deze instabiele positie niet vol en keert terug naar het oorspronkelijk energieniveau. De energie die vrijkomt bij het terugvallen naar het oorspronkelijk niveau wordt uitgestraald als een magnetische golf, bijvoorbeeld licht. Animatie excitatie van een elektron: http://ontwikkel.thinkquest.nl/~lla129/licht_gif.htm Besluit: Het licht is opgebouwd uit kleine energiepakketten met de naam fotonen. Licht bereikt ons onder de vorm van straling met allemaal aparte en kleine energiepakketjes. De hoeveelheid energie bepaalt de frequentie en dus de golflente van het licht. Bij een fosforescerende stof blijven de elektronen langer in de aangeslagen toestand, hierdoor wordt het licht iets langer ‘opgevangen’. 1.6. Zichtbaar en onzichtbaar licht Je kan in het museum een proef terugvinden met ‘blacklights’, nl. proef (57) dag en nacht. Een blacklight-lamp produceert voornamelijk ultraviolet licht. Als dit UV-licht invalt op bepaalde materialen dan kan het licht deels teruggezonden worden als zichtbaar licht waardoor we het wel kunnen zien. Een identiteitskaart en bankbiljetten die je belicht met blacklight zal oplichten. Besluit: Licht maakt deel uit van het elektromagnetische spectrum, waarbij zichtbaar licht ligt tussen 380 en 740 nanometer. Ultraviolet licht behoort tot onzichtbaar licht en ligt tussen 1 tot 400 nanometer. Elektromagnetisch spectrum ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 15 Dit model zal helpen bij de studie van het gedrag van het licht. 1.8. Misconcept 3 Links op de figuur schijnt een lamp. Rechts zie je een kamer met een muur (2) en drie ramen (A,B,C). DOORDENKER: - Vanuit welke ramen kan je de lamp zien? - Welk deel van de muur 2 is verlicht door de lamp als het buiten en in de kamer donker is? 1.9. Snelheid van het licht Demonstratieproef lichtsnelheid: Benodigdheden: - Zaklamp - Lokaal dat je volledig kan verduisteren Werkwijze: Knipper de zaklamp aan en uit. Leerlingen merken op deze manier dat zij direct het licht te zien krijgen. Licht heeft een grote snelheid. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 16 Verwerking van het bezoek 1.7. Lichtstralen Om licht grafisch voor te visualiseren, gebruikt men dikwijl het concept “lichtstraal”. Volgens dit concept gaat een lichtbron lichtstralen uitzenden, die voorgesteld worden in de vorm van rechte pijltjes. Men zou zich kunnen inbeelden dat deze eigenlijk samengesteld zijn uit energiedeeltjes. Met andere woorden zou men een lichtstraal kunnen vergelijken met een snelle opeenvolging van rechtdoor gaande energieballetjes. De voortplantingssnelheid van het licht in vacuüm (luchtledig) of in lucht bedraagt het afgeronde getal 300 000 km/s. Deze snelheid varieert afhankelijk van het medium waarheen het licht zich in voortplant. De lichtsnelheid in een medium, bijvoorbeeld water of glas, is lager dan in lucht. WEETJE: Een lichtjaar is een lengtemaat dat gebruikt wordt in de astronomie. Het geeft de afstand weer dat licht aflegt in 1 jaar tijd. Men maakt gebruik van lichtjaren om de grote afstanden tussen planten, sterren, … te bepalen. Het licht van de maan doet er 1,3 seconden over om de aarde te bereiken. 1.10. Schaduw Met de volgende demonstratieproef kan je de proef (37b) Het monster die je terugvindt in het museum Scientastic nabootsen en uitleggen aan de leerlingen. Demonstratieproef: schaduw Benodigdheden: - (zak)lamp of kaars - Vrije muur - 2 uitgeknipte figuren: een hond en een meisje Werkwijze: Laat de lamp schijnen op één van de uitgeknipte figuren met een afstand ertussen van 1 meter. Zorg ervoor dat de schaduw valt op de muur. Vraag aan de leerlingen de naam van het verschijnsel op de muur en hoe schaduw ontstaat. Laat de leerlingen zoeken naar de opstelling uit de proef van Scientastic waarbij je de indruk krijgt op de muur dat een monster het meisje wilt opeten. Besluit: Schaduw is een onmiddellijk gevolg van de rechtlijnige voortplanting van het licht. Voor het ontstaan van een schaduw heb je een lichtbron en een voorwerp nodig. Je krijgt schaduw als het licht van een lichtbron geheel of gedeeltelijk wordt tegengehouden door een voorwerp. 2. Weerkaatsing 2.1. Licht invallen op een voorwerp Demonstratieproef Benodigdheden: - Zaklamp - Lokaal dat verduisterd kan worden - Blad wit en zwart papier - Spiegel Werkwijze: Plaats tegen de rechtopstaande spiegel loodrecht het witte blad. Schijn met de zaklamp op de spiegel. Zorg ervoor dat het weerkaatste licht van de zaklamp komt op het witte blad. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 17 Verwerking van het bezoek Besluit: Verwerking van het bezoek Vervang het witte blad door een zwart blad en voor de proef opnieuw uit. Op het witte blad verkrijg je een felle weerkaatsing van licht en licht wordt deels doorgelaten. Op het zwarte blad krijg je amper weerkaatsing en er wordt geen licht doorgelaten. Besluit: Licht dat op een voorwerp invalt kan: A. geabsorbeerd worden: Het licht dat invalt op een voorwerp zal hierbij gedeeltelijk omgezet worden in een andere vorm van energie. Wanneer het voorwerp al het licht absorbeert dan is het voorwerp zwart. B. weerkaatst worden: ieder voorwerp weerkaatst van licht een bepaalde golflente, die golflengte is eigen aan de materie. De overige golflengtes worden geabsorbeerd. C. doorgelaten worden: De hoeveelheid licht dat doorgelaten wordt hangt af van de dikte van het medium. Er ontstaat een verandering van voortplantingsrichting (= breking) van licht als het licht door een bepaalde middenstof heengaat. Afhankelijk van de hoeveelheid licht dat doorgelaten wordt maakt men een onderscheidt tussen: - doorzichtig: het licht wordt doorgelaten - doorschijnend: het licht wordt deels doorgelaten. Je ziet door een doorschijnend lichaam enkel een schijnsel zonder details. - ondoorschijnend: het licht wordt niet meer doorgelaten De verschijnselen absorptie, weerkaatsing en doorlaten van licht treden bijna altijd samen op. 2.2. Weerkaatsingsverschijnselen De spiegelanimatie in het museum Scientastic is een must om te zien. De onderstaande demonstratieproef helpt je om de weerkaatsing voor te stellen van het licht. Demonstratieproef: weerkaatsing Benodigdheden: - Spiegel - (Zak)lamp - Verduisterd lokaal Werkwijze: Plaats de spiegel plat op de tafel. Schijn met de lamp op de spiegel zodanig dat de weerkaatsing terug te vinden is op het plafond van het verduisterd klaslokaal. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 18 Verwerking van het bezoek Schema: Het onderstaand schema kan je samen met de leerlingen opbouwen aan het bord, zo verklaar je de proef en tegelijkertijd het principe van de weerkaatsing. Besluit: Als de lichtstralen na contact met een oppervlak terug dezelfde richting hebben dan spreken we van weerkaatsing of reflectie. 2.3. Weerkaatsingswetten Demonstratieproef: weerkaatsingswetten Benodigdheden: - Laser/lamp met een duidelijke, fijne lichtstraal - Spiegel - Rond blad verdeeld in de verschillende graden Werkwijze: Maak de opstelling na als in het voorbeeld. 1. Laat een lichtstraal invallen, toon aan de leerlingen dat de weerkaatste straal in hetzelfde vlak licht als de invallende straal en de normaal. 2. Laat de leerlingen de grootte van de hoek tussen de invallende straal en de normaal aflezen en daarna de grootte van de hoek tussen de weerkaatste straal en de normaal. 3. Laat de invallende straal invallen op de plaats van de weerkaatste straal en lees de invalshoek en de weerkaatsingshoek af. De stralengang is omkeerbaar. Besluit: Wet 1: De invallende, weerkaatste straal en de normaal liggen in 1 vlak, namelijk het vlak loodrecht op de spiegel. Wet 2: De invalshoek is gelijk aan de weerkaatsingshoek. Wet 3: De stralengang is omkeerbaar. 2.4. Aard van het beeld In misdaadseries wordt er gebruik gemaakt van aangepaste ramen in de verhoorkamers. In Scientastic vind je deze ‘ramen’ terug maar ze zijn aan beide kanten verlicht. Hierdoor kan je twee gezichten vervormen tot 1 gezicht. De verklaring kan je achterhalen door de onderstaande demonstratieproef. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 19 Benodigdheden: - Plexiplaat - 2 kaarsen - Een lokaal dat je deels kan verduisteren Werkwijze: Zorg ervoor dat de leerlingen de opstelling niet kunnen zien. Neem de plexiplaat en plaats een kaars met vlam voor de plexiplaat. Doordat de plexiplaat deels licht doorlaat en deels licht weerkaatst zie je op de plexiplaat een beeld van de kaars met vlam. Plaats nu achter de plexiplaat in het beeld een kaars zonder vlam. Zorg ervoor dat de opstelling zo staat dat de leerlingen op 1 lijn de brandende kaars, de plexiplaat en de niet-brandende kaars zien. Toon nu de opstelling aan de leerlingen, ze zijn verwonderd om achteraf te zien dat de ene kaars niet brand. Als je een wit blad houdt op de plaats waar de kaars stond zonder vlam dan zie je geen beeld. Je kan het beeld niet opvangen op papier, het beeld is virtueel. Link met de camera obscura: Daar kan je het beeld wel opvangen, het beeld is reëel. Besluit: Het beeld gevormd door een vlakke spiegel is virtueel. 2.5. Beeldvorming Goocheltrucs maken soms gebruik van spiegels en weerkaatsing. In Scientastic kan je een goocheltruc terugvinden nl. proef (7) de tafel van de tovenaar. Handig is dat je daarbij weet wat de eigenschappen zijn van een gevormd beeld. Demonstratieproef: eigenschappen van het beeld Benodigdheden: - Plexiplaat - Gekleurde blokken ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 20 Verwerking van het bezoek Demonstratieproef: aard van het beeld Grootte van het beeld: Plaats enkele gekleurde blokken voor de plexiplaat. In de plaat kan je het beeld van de blokken zien. Blijf door de plexiplaat aan deze kant kijken en plaats dezelfde gekleurde blokken achter de plexiplaat ter hoogte van het beeld. De blokken aan de ene kant zijn even groot aan de andere kant. Ligging van het beeld: De afstand tussen het voorwerp en de spiegel is even groot als de afstand tussen het beeld en de spiegel. Aard van het beeld: Zie vorige proef, je kan het beeld niet opvangen met een blad papier (= virtueel beeld). Stand van het beeld: Zorg ervoor voorwerp en beeld symmetrisch verschillend zijn van elkaar. De leerlingen kunnen zelf uithalen dat het beeld rechtopstaand is + dat links en rechts verwisseld zijn. Besluit: Grootte: Het beeld is even groot als het voorwerp. Ligging: De afstand tussen het beeld en de spiegel is gelijk aan de afstand tussen het voorwerp en de spiegel. Aard: Het beeld is virtueel. Stand: het beeld is symmetrisch ten opzichte van de spiegel, links en rechts zijn gewissel, het beeld is rechtopstaand. De onderstaande figuur geeft weer hoe de weerkaatsing van het licht gebeurt in de proef van Scientastic. 2.6. Totale weerkaatsing In Scientastic kan je proberen om een schatkist in water te verlichten aan de hand van een lichtstraal. In deze proef wordt een lichtstraal van de lichtbron weerkaatst op een spiegel. Je kan de spiegel zo stellen dat de lichtstraal het wateroppervlak raakt onder een hoek van (meer dan 51°) waardoor de lichtstraal volledig weerkaatst wordt tegen het spiegelend wateroppervlak. Dit verschijnsel van totale weerkaatsing wordt gebruikt in optische vezels. Het licht kan hier niet ontsnappen, omdat ze elke keer weerkaatst wordt op de wanden. Om dit te zien, kan je kijken naar de proef (78b) het Cameleonoog. Applet totale weerkaatsing: http://www.haycap.nl/app-c/zaklamp/zaklamp.htm ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 21 Verwerking van het bezoek Werkwijze: Aan de hand van deze materialen kan je de eigenschappen van het beeld van een voorwerp bij een spiegel achterhalen. De plexiplaat heeft een spiegelende werking en is doorschijnend. Verwerking van het bezoek 2.7. Oefeningen 1. Welke van de volgende tekeningen geeft de weerkaatsing correct weer? a) b) c) d) 2. Een lichtstraal valt onder 30° in op een spiegel. We veranderen de richting van de straal door ze 15° te draaien volgens de aangegeven pijl en dit zonder het invalspunt te wijzigen. De grootte van de weerkaatsingshoek, α, bedraagt dan: a) α = 15° b) α = 20° c) α = 30° 3. In een kamer schijnt een laserstraal,L, op een vlakke spiegel, S. Oorspronkelijk viel de lichtstraal in punt 1 op de spiegel. Indien we de laserstraal nu laten invallen in punt 2 dan zal de weerkaatsingshoek. L 2. 1. S a) groter worden b) kleiner worden c) hetzelfde blijven ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 22 3.1. Holle en bolle spiegels De proef (47) de vervormende spiegel zorgt steeds voor heel wat hilariteit. Wat gebeurt er nu precies met jouw beeld in een holle (concaaf) en bolle (convex) spiegel? Demonstratieproef: lepel Benodigdheden: - Lepel Werkwijze: Laat een leerling naar zijn spiegelbeeld kijken in de holle en bolle kant van de spiegel. Vraag telkens naar de verschillende waarnemingen. Applet werking sferische spiegels: http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=48 of http://www.explorelearning.com/index.cfm?method=cResource.dspView&ResourceID=592 Besluit: Bolle(convexe) spiegels het gezichtsveld vergroten. Holle (concave) spiegels verkleinen het gezichtsveld, maar het wordt gebruikt om alles groter te zien. WEETJE: Bolle spiegels komt je in het dagelijkse leven meer tegen dan holle spiegels. Een make-up spiegel, bolle spiegels in de uitkijkspiegels van een auto, het gebruik van bolle spiegels aan de kassa van winkelketens, … 4. Lenzen van Fresnel Scientastic heeft een proef (14) de reus met de lenzen van Fresnel. Alsof je door een vergrootglas kijkt. Besluit: Eén van de zijden van de lens is gegroefd. Zo’n soort lens is een ‘lens van Fresnel’, naar de naam van de uitvinder. De lens heeft aan het oppervlak de ronding van een gewone lens, maar aan de binnnenzijde is het glas (of het plastic) verwijderd. WEETJE: August Fresnel heeft in 1800 lenzen voor de Franse zeevaart uitgevonden. Doordat de vervorming zich aan het oppervlak afspeelt, kon hij de lenzen licht maken in de plaats van zware, volle lenzen van glas. De lenzen worden ook gebruikt in vuurtorens, raamspionnen en overheadprojectors. 5. Lichtbreking 5.1. Lichtbreking Je kan breking van het licht bestuderen in proef (80) de regenboog in het museum Scientastic. In de onderstaande demonstratieproef kan je breking herhalen in de klas. Demonstratieproef: lichtbreking Benodigdheden: - Laser - Drinkrietje/potlood/liniaal ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 23 Verwerking van het bezoek 3. Speciale spiegels Besluit: Als een lichtstraal van het een medium overgaat naar een ander medium dan verandert de lichtstraal van richting. Schema: Bij de eerste figuur gaat het licht van lucht naar water/glas, van optisch ijl naar optisch dicht. Bij de tweede figuur gaat het licht van water/glas naar lucht, van optisch dicht naar optisch ijl. Applet lichtbreking: http://www.haycap.nl/app-c/lichtbreking/lichtbreking.htm Applet lichtbreking volgens Huygens: http://www.walter-fendt.de/ph14nl/huygenspr_nl.htm 5.2. Oefeningen 1. Welke hoek is juist benoemd? 2 1 3 4 a) 1 is de invalshoek b) 2 is de invalshoek c) 3 is de brekingshoek d) 4 is de uitvalshoek ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 24 Verwerking van het bezoek - (Doorzichtig) vat met water - Lokaal dat je kan verduisteren Werkwijze: Laat een lichtstraal invallen in een vat met water. De lichtstraal wordt gebroken in het water. Laat je de lichtstraal aan de zijkanten van het vat vallen dan merk je twee brekingen op. De overgang van lucht naar het water toe, de overgang van het water naar de lucht toe. Variant: Breng een drinkrietje in het vat met water. Verwerking van het bezoek 2. Welke uitspraak is juist? lucht andere middenstof De opstelling geldt a) als de andere middenstof een kleinere optische dichtheid heeft dan lucht b) als de andere middenstof een grotere optische dichtheid heeft dan lucht c) bij geen van bovenstaande opties d) altijd 3. Welke tekening a, b, c, d hoort bij de bovenstaande opstelling? lucht andere middenstof a) b) c) d) ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 25 Verwerking van het bezoek 5.3. De regenboog De proef (80) De regenboog geeft je de kans om de breking van licht in kleuren van naderbij te bekijken. In de klas kan je zelf proberen een regenboog te creëren. Demonstratieproef: namaken van een regenboog Benodigdheden: - Laag vat met water - Een spiegel - Een zonnige dag en een lokaal met een raam / felle lamp - Wit papier / witte muur Werkwijze: Plaats de spiegel schuin in het vat met water. Zorg ervoor dat de zon of de lamp loodrecht in het vlak licht met de spiegel. Verander de hoek en ga op zoek naar een regenboog die je opvangt op het witte blad. Besluit: Een regenboog is een gekleurde cirkelboog. Een regenboog kan je zien bij het schijnen van de zon in regen of nevel maar ook in de waterdruppels van een tuinslang en soms in de branding in de zee door het opspatten van waterdruppels. Het licht van de zon komt op de waterdruppels terecht waardoor het gebroken wordt tot een spectrum van primaire kleuren die in elkaar overlopen. Om een regenboog te kunnen zien moet jijzelf tussen de regenboog en de zon staan, met de zon in je rug. Het zonlicht wordt in de waterdruppels weerkaatst, daarom moet je op 1 lijn met de zon staan en het middelpunt van de regenboog. Applet prisma: http://www.explorelearning.com/index.cfm?method=cResource.dspView&ResourceID=608 WEETJE : Vanuit een vliegtuig of in de bergtoppen kan je een regenboog soms waarnemen als een volledige cirkel. Daar heb je geen horizon die in de weg zit. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 26 6.1. Kleurenblindheid of Daltonisme In Scientastic heb je een proef (72b) test je kleurenvisie waarbij je kan testen of je mogelijk kleurenblind bent. Bij kleurenblindheid kan je bepaalde kleuren niet volledig waarnemen. Je kan een ‘kleurenzwakte’ hebben waarbij je bepaalde kleuren minder goed kan zien. Daarnaast kan het zijn dat één van de drie kleurwaarnemingssystemen aangetast zijn in je oog. WEETJE: Rood-groenkleurenblindheid komt het meest voor, dit komt omdat de kegeltjes hun grootste gevoeligheid hebben voor de rode, groene en het blauwe golflengtegebied. De gevoeligheid ligt zeer dicht bij elkaar van de rode en groene kegeltjes. 6.2. Additieve kleuren Aan de hand van de proef (37a) schaduwen in kleur wordt in het museum Scientastic de additieve en substractieve kleuren verklaard. Het is een proef waarbij de leerlingen zelf op zoek kunnen gaan naar verschillende kleuren. Applet kleuren: http://vak-nat.feo.hvu.nl/simulaties/simulaties/optica/kleuren/TabbedcolorBox.html Demonstratieproef: primaire en secundaire kleuren Benodigdheden: - 3 transparanten met een cirkel met de primaire kleuren (rood, groen en blauw) - Projector Werkwijze: Door de transparanten deels over elkaar te plaatsen bekom je de secundaire kleuren (cyaan, magenta en geel) Plaats je de drie primaire kleuren over elkaar dan bekom je een witte kleur. Variant: Je kan deze proef ook doen als u beschikt over 3 lampen en 3 gekleurde filters. Besluit: Bij additieve kleurmenging ga je telkens een kleur ‘optellen’. De kleurenbundel krijgt er op die manier een kleur bij. Rood, blauw en groen vormen de primaire kleuren. Deze drie kleuren samen vormen de kleur wit. - Rood en blauw vormt magenta - Blauw en groen vormt cyaan - Rood en groen vormt geel ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 27 Verwerking van het bezoek 6. Kleuren Bron: Durandeau J.-P. e.a. (2007) Physique Chimie. Hachette éducation 6.3. Substractieve kleurmenging Cyaan, geel en magenta vormen de primaire kleuren. Deze drie kleuren samen vormen de kleur zwart. - Wit - groen vormt magenta - Wit - rood vormt cyaan - Wit - blauw vormt geel Rood, blauw en groen vormen de secundaire kleuren. Deze drie kleuren samen vormen de kleur wit. 6.4. Absorberen van kleuren: filter De proef (44b) uit Scientastic met de lichttafel zorgt steeds voor vraagtekens als een rode filter op een blauwe filter het kleur zwart geeft en niet paars. De volgende proef kan je gebruiken om de informatie te herhalen. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 28 Verwerking van het bezoek Magenta, cyaan en geel vormen de secundaire kleuren. Deze drie kleuren samen vormen de kleur zwart. Oefening op additieve kleurmenging Laat de leerlingen achterhalen welke kleur er al verschijnen in het gebied waar de cijfers staan. Opgave : Antwoord: Benodigdheden: - (zak)lamp - Gekleurde filter (gekleurd glas, gekleurd cellofaan, gekleurd papier) - Vrije muur Werkwijze: Schijn met de lamp tegen de muur, doe daarna hetzelfde maar met de gekleurde filter voor de lamp. Vraag aan de leerlingen hoe het komt dat die enkele kleur tevoorschijn komt. Besluit: Een filter laat de kleur door die de filter zelf aanneemt, de andere kleuren worden geabsorbeerd. Een rode filter zal uit wit licht alle kleuren absorberen, enkel de rode kleur wordt doorgelaten. De kleur die doorgelaten wordt is afhankelijk van de filter zelf en van het invallend licht. Een rode filter laat enkel de rode kleur door, een blauwe filter laat enkel blauw licht door. Als je de twee tegenover elkaar plaatst krijg je de kleur zwart. 6.5. Terugkaatsing van kleuren Voorwerpen hebben elk een bepaalde kleur. De kleur die wij zien met het oog, is de kleur van het licht dat het voorwerp weerkaatst in onze ogen. Een blauw voorwerp waar wit licht op schijnt, weerkaatst het blauwe licht uit het witte licht en absorbeert de overige kleuren. Hierdoor krijgen wij de blauwe kleur te zien van het voorwerp. 7. Optische instrumenten: het oog 7.1. Werking van het oog: Demonstratieproef Benodigdheden: Optische bank (www.leermiddelen.be) - (Reuter)lamp - Karton met pijl - Bolle lens - Scherm Werkwijze: Plaats de karton met een pijl (voorwerp) op een kleine afstand van de lamp. De lens plaats je wat verder weg met achter de lens een scherm. De precieze afmetingen kan je op bepalen bij het voorbereiden van de proef. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 29 Verwerking van het bezoek Demonstratieproef gekleurde filters Opmerking: de optische bank kan je ook vervangen door middelen van thuis. Je kan een sterke lamp gebruiken, de schermen kunnen bestaan uit karton, enkel de bolle lens is moeilijk te vervangen. Applet optische bank: http://home.wanadoo.nl/pjs100/applets/physlet-Cristian-krahmer/applets/optik1.html Een eenvoudige proef om aan te tonen dat het beeld van een voorwerp omgekeerd komt te staan kan je terugvinden in het museum, proef (40) de geheime boodschap, of je kan het thuis namaken. Demonstratieproef: namaken bolle lens Benodigdheden: - Bokaal met water - Een stuk tekst Werkwijze: Rol de gesloten bokaal met water over het stuk papier en kijk naar het resultaat. Besluit: Doorheen een bolle lens of de ooglens wordt van een voorwerp een omgekeerd en verkleind beeld gevormd. Bron afbeelding: Evens, L. e.a. (2006) Bio voor jou 3 wetenschappelijke richtingen, VAN IN Lichtstralen komen langs alle kanten ons oog binnen, deze worden gebundeld met behulp van de ooglens. Het is een regelbare lens waarvan de bollingsgraad kan aangepast worden. De functie van deze lens is alle invallende lichtstralen samen te bundelen op de interne wand van het oog: het netvlies. Het beeld wordt als gevolg van de bolle lens omgekeerd en verkleind weergegeven op het ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 30 Verwerking van het bezoek Als de voorwerpen op een juiste plaats staan zie je een beeld op het scherm. Dit beeld zou kleiner moeten zijn dan het voorwerp en omgekeerd. 8. Illusies Kijken doe je met de ogen maar zien doe je met de hersenen. 8.1. Gezichtsbedrog Demonstratieproef: gezichtsbedrog Benodigdheden: - Afbeelding zoals het voorbeeld Werkwijze: Geef de leerlingen de tijd om zelf een verklaring te zoeken waarom zij een vijfhoek en een driehoek zien zonder dat deze is getekend. Besluit: Als er op een tekening iets ontbreekt dan zullen de hersenen het beeld op het netvlies verbeteren. Wat je dus denkt te zien is, beïnvloedt wat je effectief ziet. Dit is gezichtsbedrog. 8.2. Müller-Lyer Demonstratieproef: Müller-Lyer Benodigdheden: - Afbeelding zoals in het voorbeeld Werkwijze: Geef de leerlingen de tijd om de afbeelding te bestuderen en zelf te zoeken naar een verklaring waarom wij denken dat bij de rechtse figuur de lijn langer is dan bij de linkse, terwijl de beide lijnen even lang zijn. Besluit: De hoeken die naar binnen toe wijzen interpreteren onze hersenen als de binnenkant van een voorwerp. De hoeken die naar buiten toe wijzen interpreteren wij als de buitenkant van een voorwerp. Daarom veronderstellen de hersenen dat de lijn bij het voorwerp met pijlen naar de buitenkant groter is. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 31 Verwerking van het bezoek netvlies. De ‘informatie’ die terecht komt op de lichtsensoren op de gele vlek komt wordt doorgestuurd naar de hersenen via de oogzenuw. In de hersenen wordt de informatie verwerkt en het beeld terug omgekeerd. Het resultaat zorgt ervoor dat wij het voorwerp duidelijk kunnen waarnemen en dat het voorwerp niet langer ondersteboven staat. Dieptezicht Demonstratieproef: dieptezicht Benodigdheden: - Een afbeelding zoals in het voorbeeld. - Een meetlat. Werkwijze: Laat de leerlingen een lat verticaal plaatsen op de zwarte lijn. Het hoofd tussen de beide ogen moet rusten op de bovenkant van de lat. De afbeelding laat je bekijken met beiden ogen open. De leerlingen zouden de vogel in de kooi moeten zien. Besluit: De ogen bij de mens zijn naar voren gericht wat als gevolg heeft dat de gezichtsvelden van de ogen elkaar overlappen. Het linkeroog neemt een bepaald voorwerp waar uit een andere hoek dan het rechteroog, onze hersenen verwerken deze twee beelden tot 1 beeld. Als een voorwerp dicht bij de ogen staat dan zal het verschil tussen het linkerbeeld en het rechterbeeld groter zijn. Op deze manier zijn we in staat tot dieptezicht en kunnen we afstanden inschatten. Kijken met 2 ogen = binoculair, zorgt voor dieptezicht Kijken met 1 oog = monoculair, zorgt niet voor dieptezicht ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 32 Verwerking van het bezoek 8.3. Verwerking van het bezoek 8.4. Figuur-achtergrondscheiding Demonstratieproef Benodigdheden: - Afbeelding zoals in het voorbeeld Werkwijze: Geef de leerlingen de tijd om de afbeelding te bestuderen en zelf te zoeken naar een verklaring voor het zien van zowel een vaas als twee gezichten in de vaas. Besluit: Dit verschijnsel heeft te maken met het principe van figuur-achtergrondscheiding. We kunnen ofwel een vaas zien ofwel twee gezichten, maar beide figuren tegelijk zien is bijna onmogelijk. Wanneer je één van de beide figuren ziet beschouwt onze waarneming de rest van de afbeelding automatisch als achtergrond. ©Scientastic, maart 2009, TEL :32.2.732.13.36, FAX : 32.2.736.53.35, e-mail: [email protected], site: www.scientastic.be. 33
