Samenvatting natuurverkenning ‘Licht’ In het boekje ging het over de volgende onderwerpen: 1. Lichtbronnen 2. Wat is ‘zien’? 3. Schaduw 4. Terugkaatsing 5. Breking van licht 6. Lenzen 7. Basiskennis licht Lichtbronnen De zon in een lichtbron. Een lichtbron is een voorwerp dat licht uitzendt. Als dingen heet worden gaan ze licht uitzenden. Dat heb je ook gezien in de demonstratie proef van 1.1. de vlam kreeg toen te weinig zuurstof waardoor het aardgas niet volledig verbrandt. Er ontstaat dan roet. Roet zijn kleine deeltjes koolstofdioxide die gaan gloeien in een vlam. Dat gloeien kan je heel mooi zien bij een gloeilamp. Die lamp bevat een gloeidraad die door elektrische stroom heel heet wordt en daardoor licht uitzendt. De kleur hangt af van de tempratuur van het gloeidraad. Als een lont te lang is, van bijvoorbeeld een kaars, gaat die walmen. Er komt dan roet vrij door zuurstofgebrek. Wat is zien? Een lamp straalt licht uit van de lamp naar het oog. Als je je ogen dicht doet kan het licht het oog niet bereiken en zal je niks zien. De lamp zendt licht uit en is dus een directe lichtbron. Wanneer een voorwerp licht weerkaatst, zoals het schilderij in 2.2 is het een indirecte lichtbron. In 2.5 heb je moeten zeggen of het een directe of indirecte lichtbron is. Een laser is heel sterk en heeft een smalle lichtbundel daarom mag je nooit in een laser kijken. Wanneer de laser iets raakt weerkaatst het voorwerp de lichtbundel, dan pas zie je de laser. Als je water sproeit op de straal zal je het ook zien, want de druppels weerkaatsen het licht. Zo is het ook bij een zaklamp. Een zaklamp kan nog steeds licht schijnen als je het in de lucht schijnt doordat de nevel en de deeltjes in de lucht het licht weerkaatsen. Het oog lijkt heel klein, maar de doorsnede is zo’n 2,5 cm. Het oog zit in ons hoofd en is heel goed beschermt door: het voorhoofdsbeen (bovenkant), het jukbeen (onderkant) en het neusbeen (zijkant). Aan het oog zitten spieren waarmee je de oogbol kan laten draaien. Het oog bestaat uit verschillende delen: 1. Het harde oogvlies: dit is de buitenste laag en zit helemaal om het oog heen. Het zorgt voor de stevigheid. Het ziet er wit uit, maar aan de voorkant, voor het gekleurde deel, is het doorzichtig en bolvormig, dit noemen we het hoornvlies. Hierdoor valt het licht naar binnen, door het witte valt geen licht naar binnen. 2. Het vaatvlies: verder naar binnen hebben we het vaatvlies. Hierin zitten heel veel bloedvaten, die het oog voeding geven. Onder het hoornvlies ziet het vaatvlies er anders uit: de kleur is anders. We noemen dit de iris of het regenboogvlies. Dit gedeelte geeft het oog kleur. de kleur verschilt, doordat niet iedereen het zelfde percentage pigment in zijn oog heeft. Iemand met veel pigment heeft bruine ogen. Iemand met weinig pigment heeft blauwe ogen. Hoe deze kleurstofkorrels tegenelkaar liggen, bepaalt of je ogen groenachtig op blauwgrijs zijn. Zonder pigment zijn je ogen rood. In het midden van de iris zit een zwart gat: de pupil. Hierdoor kunnen de lichtstralen naar binnen. met spiertjes kunnen we dit gat groter of kleiner maken. dit kan ook bij een microscoop of fototoestel. Daar heet het een diafragma. 3. Het netvlies: dit is de binnenste laag van het oog die de lichtstralen opvangt. De naam netvlies komt van het netwerk van de zenuwvezels. Om de lichtstralen op te vangen zitten er miljoenen lichtgevoelige zintuigcellen in dit vlies. De cellen zijn op te delen in 2 soorten: I. De kegeltjes: zij hebben veel licht nodig, leveren scherpe beelden en nemen kleuren waar. II. De staafjes: zij reageren bij kleine lichthoeveelheden, leveren onscherpe beelden en leveren alleen zwart-wit beelden (contrast) Dit zijn de vliezen waaruit het oog bestaat, maar we kunnen nog meer onderscheiden: 4. De oogzenuw en oogvlekken: alle zintuigcellen zijn verbonden met de zenuwvezels, die achter de oogbol bij elkaar komen. Daar begint de oogzenuw, die bestaat uit 800.000 zenuwvezels, die naar de hersenen gaan. We hebben 2 oogvlekken: I. De blinde vlek: dit is de plek waar de oogzenuw het oog verlaat en waar je niet mee kan kijken doordat er geen zintuigcellen zijn. II. De gele vlek: vlek achter de pupil in het netvlies, waar alle lichtstralen binnenvallen. Er bevinden zich alleen maar kegeltjes, waardoor je er overdag het scherpst mee kunt zien. 5. De lens: achter de iris zit nog een deel van het oog: de ooglens, die is opgehangen aan lensbandjes. De lens is een ‘stukje glas’, dat mee helpt om de lichtstralen in de goede richting om te buigen, wat nodig is zodat de lichtstralen goed op het netvlies vallen. 6. Het glasachtig lichaam: de binnenkant van het oog is gevuld met een geleiachtige massa, die lijkt op het eiwit van een ongekookt ei. Dit heet het glasachtig lichaam. TIP: HET LIJKT ME SLIM OM DE DOORSNEDE VAN HET OOG OP BLZ. 17 UIT JE HOOFD TE LEREN!!! Het oog kan ook foutjes maken. dit noemen we gezichtsbedrog. Als we met het oog willen experimenteren gebruiken we een oogmodel, wat is opgebouwd als een echt oog. Licht bestaat uit allerlei puntjes. Witlicht is opgebouwd uit een heleboel kleuren. In 2.11 zagen we dat ondanks dat een lamp wit licht uitzendt, we toch een blauwe kleur op een schilderij kunnen zien. Dit komt doordat wit uit allerlei kleuren bestaat, dus ook blauw. Hier heeft de blauwe verf de eigenschap dat alle kleuren die erop vallen alleen blauw terugkaatst. Dus we zien alleen blauw. De rest van de kleuren uit het witte licht neemt de blauwe verf op. Blauw absorbeert die kleuren. Zwart absorbeert alle kleuren. Dit zagen we heel goed in 2.12. de vlag van Nederland, werd door de rood filter: rood, rood, zwart. Dit komt omdat de bovenste rand al rood was. De middelste laag was wit, maar wit bestaat uit alle kleuren, in dit geval zien wij alleen de rode kleur, omdat de roodfilter alleen de rode kleur doorlaat. De onderste laag is blauw, maar de roodfilter laat geen blauw door, omdat zwart alle kleuren absorbeert, zien wij blauw nu als zwart, want de roodfilter laat geen van de kleuren door, behalve rood (zwart is geen kleur) Schaduw Schaduw is een plaats die donker is omdat het licht van een lichtbron wordt afgeschermd. Schaduwen kunnen groot en klein zijn. Licht gaat rechtuit. Dat zie je heel goed in schaduwen. Als je naar de schaduw van een potlood kijkt zie je allemaal lijntjes volgens bladzijde 24. Schaduwen die ver weg zijn, zijn scherpe en kleine schaduwen. Schaduwen van dichtbij zijn grote en onscherpe schaduwen. in 3.4 heb je een proefje moeten doen met schaduw. Je had een blokje en een lampje en jij moest de schaduwen tekenen. Hierin zie je ook weer dat licht rechtuit gaat. Wanneer we 2 lampjes hebben, hebben we ook 2 ‘schaduwgebieden’. Het deel waar geen schaduw is, noemen we licht. Het deel waar van maar 1 lampje schaduw is noemen we halschaduw en het deel waar van beide lampjes schaduw is noemen we slagschaduw. In de fotografie word er ook veel gebruik gemaakt van schaduw. De zon is hierbij de lichtbron. In 3.7 staat nog een oefening. Terugkaatsing Als licht op een voorwerp valt kan het op 2 manieren terugkaatsen: spiegelend of diffuse. Dat heeft te maken met het oppervlak waarop het terechtkomt. Op gladde voorwerpen (spiegels, ruiten, waterspiegels) kaatsen alle lichtstralen in 1 bepaalde richting terug, spiegelende terugkaatsing. Op ruwe oppervlaken (papier, hout en steen) kaatsen de lichtstralen in een heleboel richtingen terug, diffuse terugkaatsing. Oppervlakten die licht spiegelend terugkaatsen, kijken we ‘in’, maar we zien het oppervlak niet. (spiegel) Oppervlakten met diffuse terugkaatsing, zien we het oppervlak wel. Een spiegel wordt altijd getekend met aan de achterkant gearceerde lijnen (schuine strepen) op het punt waar de lichtstraal een spiegel raakt is een loodlijn (de normaal) de straal naar de spiegel noemen we de invallende lichtstraal. Die van de spiegel afgaan, noemen we de teruggekaatste lichtstraal. De hoek tussen de invallende lichtstraal en de normaal, noemen we de hoek van inval (∠i) de hoek tussen de teruggekaatste lichtstraal en de normaal, noemen we de hoek van terugkaatsing (∠t) de hoek van inval en de hoek van terugkaatsing is altijd even groot, heb je bewezen in 4.2. In 4.3 hebben we gezien dat als we in een spiegel kijken de afstand tussen jouw en de spiegel ook in de spiegel is te zien, daarom moeten we altijd als we een spiegelbeeld tekenen een dubbele afstand nemen. In 4.4 hebben we geoefend spiegelbeelden te tekenen. Er zijn 3 regels om spiegelbeelden te tekenen: Het spiegelbeeld ligt altijd loodrecht achter de spiegel en wordt aangegeven met een accent (A=A’) Het spiegelbeeld ligt even ver achter de spiegel als het voorwerp voor de spiegel staat. Geef de richting van een lichtstraal aan met een pijltje ( ) In 4.5 hebben we geleerd te tekenen hoe het licht van en voorwerp bij een waarnemer komt. We zagen in deze paragraaf dat waar we ook staan het spiegelbeeld op dezelfde plek blijft staan. Hoe teken je een spiegelbeeld zonder dat je het in het echt ziet?: 1. Je kijkt met je oog in de spiegel maar ziet het echte voorwerp niet, maar je ziet dan het spiegelbeeld. Hoe? 2. Je tekent het spiegelbeeld (stippellijn) 3. Vanuit het spiegelbeeld teken je een lijn naar het oog (achter de spiegel gestippeld, na de spiegel niet) 4. Richting aangeven 5. Trek een lijn vanuit het voorwerp naar het punt waar de lichtstraal uit de spiegel komt (maak de weerkaatsing af) 6. Richting aangeven In 4.6 staan oefeningen om spiegelbeelden te tekenen zoals hier boven is getekend. In 4.7 heb je zelf getekend hoe het oog door een periscoop kijkt. Een periscoop is een soort kijker met 2 schuine spiegels, waardoor je oog dus 2 spiegelbeelden ziet. Breking van licht Met en spiegel kunnen we lichtstralen van richting laten veranderen. Er is nog een manier: breking. Bij breking wordt de straal op ‘een andere plek’ gezet, waardoor die van richting veranderd. dit hebben we bewezen in 5.1 perspex (doorzichtig plastic) kan dit, maar er zijn nog meer stoffen die dit kunnen. Water bijvoorbeeld kan dit ook, volgens 5.2 in 5.3 zagen we dat dankzij breking het kan dat we dingen soms lager zien dan dat het is, zoals de stip in het bekertje, die kwam tevoorschijn toen we er water bij goten of de moer in het bad, toen we door de buis kijken, zagen we het liggen omdat de lichtstraal de andere kant op wordt gebogen, maar eigenlijk lag die verder naar onder. In 5.4 hebben we geleerd dat de hoek tussen de normaal en de invallende lichtstraal, de hoek van inval is (∠i). de hoek tussen de normaal en de gebroken lichtstraal, noemen de hoek van breking (∠r) als een lichtstraal van lucht naar perspex gaat dan gaat de breking naar de normaal toe. Gaat de lichtstraal van perspex naar de lucht dan gaat de breking van de normaal af. In 5.5 staan oefeningen Een lichtstraal wordt bijna altijd gebroken, er is 1 uitzondering en dat is als de lichtstraal loodrecht op het voorwerp staat. De hoeken (∠𝑖 𝑒𝑛 ∠𝑟) zijn dan 0 graden. Lenzen In veel apparaten waar lichtstralen worden gebroken, zitten lenzen in. Ons oog heeft ook een lens. Een lens heeft verschillende vormen. Een lens die in het midden dikker is dan aan de rand, noemen we bol of positief. Als de lens dikker is aan de rand dan in het midden, noemen we het hol of negatief. Met een bolle lens kunnen we voorwerpen op een scherm afbeelden, zoals je hebt gezien in 6.2. op 2 punten hadden we scherp beeld. Als je kijkt op blz. 45 dan zie je de opstelling. Wanneer je het scherm verplaats, zie op een geven moment een scherp beeld, dit beeld is op ze kop en omgekeerd. Je hebt ook een scherp beeld wanneer je vanuit deze positie lens B verschuift. Het beeld is nu kleiner, maar wel scherp. Van de dia hebben we nu een beeld gevormd. De dia is nu een voorwerp. De afstand van het midden van de lens tot het beeld, noemen we een beeldafstand. De afstand van het midden van de lens tot het voorwerp, heet de voorwerpsafstand. Als we drie stralen op een bolle lens richten, dan komen die stralen samen op 1 punt, dit punt noemen we het brandpunt en geven we aan met een ‘F’ de afstand van het midden van de lens tot het brandpunt, heet de brandpuntafstand en geven we aan met een ’f’ aan beide kanten van de lens is een brandpunt. De brandpuntafstand is ook aan beide kanten hetzelfde. We kunnen ook schematisch een opstelling aangeven. Een pijl naar boven is een voorwerp. Een pijl naar beneden het beeld. De lijn waar op de pijlen staan is de hoofdas. De loodrechte lijn met een plusje is de lens. De kruising tussen de hoofdas en de lens heet het optisch midden. 6.5 is een samenvatting! We hebben 3 constructiestralen: een straal door het optisch midden -> gaat ongebroken verder. Een straal evenwijdig aan de hoofdas -> gaat door ‘F’ verder. Een door ‘F’ gaande lichtstraal -> evenwijdig aan de hoofdas verder. Beelden kunnen we vergroten en verkleinen. Hoeveel keer groter of kleiner kunnen we berekenen. De lengte van de naar-boven-staande pijl (voorwerp) wordt VV’ genoemd. De lengte van naarbeneden-staande pijl wordt BB’ genoemd. Als je BB’ deelt door VV’ dan heb je N (de vergroting) er is nog een manier: de voorwerpsafstand geef je aan met een v, de beeldafstand met een b. als je b deelt door v dan het je ook N. als N groter dan 1 is, dan heb je een vergroot beeld. Als N kleiner is dan 1, heb je een verkleind beeld. Basiskennis licht De zon is ook een ster, waar de aarde ongeveer in een jaar omheen draait. De zon staat het dichtst bij de aarde en is daarom groter dan alle andere sterren, toch staat de zon 150 miljoen kilometer van de aarde vandaan! De zon is een gloeiende massa van verschillende soorten gassen. De stralen uit de zon zijn ook verschillend. We hebben lichtstralen, warmtestralen, radiogolven en röntgenstralen. Al deze stralen geven energie, maar een klein deel van deze energie verwarmt de aarde, de rest gaat de ruimte in! Zonne-energie geeft ons dus licht en warmte, maar laat ook de planten groeien. De zon zorgt ervoor dat wij kunnen leven. Geen zon = geen leven! Ook brandstoffen (steenkool) zijn zonneenergie, want ze zijn gevormd uit planten die van de zon hun energie kregen! De zon is niet de enige lichtbron, wel de belangrijkste. Mensen proberen zonlicht na te bootsen. We begonnen met vuur, dat ons licht én warmte opleverde, daarna gingen we na de petroleum en gaslicht en nu hebben we elektrisch licht. dankzij al het licht kunnen we ook ’s nachts verder gaan met onze bezigheden. Dat dit kan is een hele belangrijke prestatie en laat zien dat we al veel van licht afweten: hoe het voortbeweegt, dat je het kan terugkaatsen, breken, bundelen en spreiden, foto’s en filmpjes maken, dat kleuren uit licht komen en we kunnen nu zelfs met lenzen dingen zien, die voor het oog niet te zien zijn. Licht verplaats zich door middel van golven, net als lucht dat ook doet. In water zie je ook golven, de golven in de lucht kunnen we niet zien. Een golf is een beweging die ergens begint, zich uitbreidt en ergens naartoe gaat. De lucht of het water, verplaatst niet, als er een golf doorheen gaat. Er gaat alleen een golf doorheen. Met golfbewegingen verplaatst licht zich ook. Licht en geluidsgolven lijken veel op elkaar, maar er zijn verschillen: Iets waar licht op valt, zie je, maar iets waar geluid op valt hoor je niet, je hoort het geluid, wanneer het terugkaatst. Licht gaat door luchtledige, geluid niet Licht komt van verre hemellichamen, waardoor het dus van verre komt, terwijl geluid dan van dichtbij komt Licht gaat veel sneller dan geluid Licht gaat in een rechte lijn, rechtlijnigheid. De snelheid van licht is 300.000 kilometer per seconde of 300 kilometer in een duizendste seconde. Geluid heeft een snelheid van 340 meter per seconde. Dit is in combinatie perfect om te berekenen waar de bliksem is. in 3 tellen legt geluid ongeveer een kilometer af. Om van de zon naar de aarde te komen heeft licht 8 minuten en 16 seconden nodig. Bij sterren duurt dat soms honderden jaren! Dankzij de weerkaatsing van de lichtstalen van de zon door de maan, zien wij de maan, wanneer de lichtstraal in ons oog terecht komt. Wij kunnen dingen zien dankzij terugkaatsing van lichtstralen. Lichte, heldere, glanzende voorwerpen kaatsen veel licht terug, donkere, doffe, zwarte voorwerpen kaatsen weinig licht terug. Een spiegel is zo’n voorwerp die veel licht terugkaatst. Een spiegel is een gladde en vlakke glasplaat met aan de achterzijde een dun laagje metaal (kwik of zilver) voorwerpen waar licht op vallen worden in spiegelbeeld teruggekaatst. In een spiegel wordt je rechtste hand je linkse hand. We maken veel gebruik van het terugbuigen van licht. denk aan spiegels in je auto. Een spiegeltje van de tandarts en natuurlijk ook de periscoop. Dit is een koker met bovenaan een schuine spiegel en onderaan een schuine spiegel, waardoor de kapitein kan zien wat er boven water gebeurd. Spiegels kunnen niet alleen vlak zijn, maar ook hol of bol. Bolle spiegels vergroten. Denk maar eens aan een eetlepel. De holle en de bolle kant van die lepel zijn ook nog eens niet zuiver bol en hol, waardoor het beeld ook nog wordt vervormd. Dit bol en hol komt nog meer voor in het dagelijks leven, denk ook maar eens aan een koplamp van een auto of fiets. Daar zit een holle spiegel in die er voor zorgt dat zoveel mogelijk licht wordt teruggekaatst. Licht is vaak te vel voor je ogen, daarom moet je het licht verstrooien. Dit kan heel goed met matglas of melkglas. Tegen scherp licht worden ook donkere brillen met geleurde glazen gemaakt, zoals een zonnebril. Als we licht kunnen terugbuigen, kunnen we het ook breken. Als je een glas neer zet met een lepel erin dan zie je het gedeelte onder water op een andere plek. Dit komt doordat de lichtstraal door het glas en door het water, terugkaatsen op de lepel, terug door het water en het glas en via de lucht in ons oog vallen. Water is dichter dan lucht, waardoor de lichtstralen afwijken wanneer ze in het water komen, waardoor er een breuk ontstaat. Glas kunnen we zo slijpen dat het doorvallende licht precies samenvalt waar je wilt, dit heet een lens. Lenzen kunnen voorwerpen vergroten, verkleinen en versterken. Een bolle lens wordt ook wel een loep genoemd. Met die loep vergroten we. Een brandglas is ook een bolle lens. Deze lens zorgt er voor dat de lichtstralen aan de rand sterker veranderen van richting dan in het dikkere gedeelte, waardoor deze lichtstralen samenvallen in 1 punt, het brandpunt, die veel warmte afgeeft en zo papier kan verschroeien en zelfs verbranden! In ons oog gebeurd dit ook: de lichtstralen op het lichtgevoelige netvlies, waarvandaan de beelden naar de hersenen worden gestuurd. De verrekijker bevat ook een loep. De verrekijker is door Galileo Galilei uitgevonden, maar is in de loop van de eeuwen sterk verbeterd, waardoor we nu meer weten over de ziekte verwerkende bacteriën en hoe we ze moeten besttijden! Ook de dierenwereld kan hiermee goed worden bestudeerd! Dankzij de telescopen, weten we nu hoe de hemellichamen in hun banen staan en bewegen en werd ook ruimtevaart mogelijk. Dan hebben we ook nog het fototoestel! Het fototoestel werkt als het oog: in de diafragma (opening) komen de stralen binnen die door lenzen worden samengebundeld. Op de lichtgevoelige laag van de film is een net niet zichtbaar beeld, dat tijdens het ontwikkelen van de film, zichtbaar wordt! Zonlicht is wit, kleurloos, maar dankzij het prisma, een stuk glas, geslepen in de vorm van een dak van een huis, wordt de bundel wit licht gebroken en valt het uit 1 in de 7 kleuren rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet. Net zoals bij een regenboog. Deze kleuren verschijnen waanneer het zonlicht op de waterdruppels terecht komen. De rij kleuren noemen we spectrum. Licht bestaat dus uit verschillende soorten licht, met allemaal zijn eigen kleur. Het is bijzonder dat we dit kunnen zien, want veel dieren zijn kleurenblind. Zonlicht is dus ook een mengsel van kleuren. Toch zien wij vaak maar 1 kleur in bijvoorbeeld verf, dit komt omdat verf de eigenschap heeft kleuren te weerkaatsen (de kleur die je op je muur wilt) en te absorberen (de rest van de kleuren) verf bevat dus eigenlijk helemaal geen kleur! Kleuren zijn belangrijk en spelen een rol in ons leven: rood = gevaarlijk, groen = iets mag, blauw = aanwijzingen. Volgens onderzoek geeft geel licht de felste kleur en rood de meeste warmte. Infrarood geeft de hoogste tempratuur. Warme voorwerpen zenden licht uit. Films die infraroodlicht opvangen kunnen in het donker foto’s nemen. Hoe warmer het voorwerp des te scherper. Infrarood wordt ook gebruikt in de geneeskunde (diepliggende ontstekingen) ultraviolet licht, is ook onzichtbaar, net als infrarood, en biedt onze huid bescherming tegen teveel zon, door middel van een bruin laagje. Ook neemt het vitamine D in ons op. Waar ultraviolette stralen ophouden, beginnen röntgenstralen. Wilhelm Röntgen heeft deze stralen in 1895 ontdekt. Ze gaan door huid en spieren heen, maar niet door botten, hierdoor kan je dus onderzoek doen naar het skelet van iemand en zo iemand dus ook helpen. Je spreekt, als je dit toepast, van doorlichten. Deze stralen zijn gevaarlijk, omdat het lichaamscellen kunnen doden, ze worden daarom ook wel bij genezing van kanker gebruikt. De laser werkt als een brandglas, maar dan ingewikkelder. De stralen worden samengebundeld tot een uiterst dun, rood straaltje, dat wel miljoenen keren zo heet als de zon kan zijn. Lasers gebruiken we om gaten in metaal te branden of in vormen te snijden, maar ook om gaten in diamant te snijden. Een dokter gebruikt het ook om wratten en gezwellen te verwijderen. Een laserstraal is lichtrecht, ook op langere afstand, waardoor het vaak wordt gebruikt bij lichtshows en in combinatie met een waterpas. Leer ook: De doorsnede van het oog op blz. 17 Zorg dat je 2.12 goed snapt. Blz. 20 Oefeningen voor terugkaatsing en breking. (4.6, 5.5; blz. 35, 36, 41, 42.) je moet goed terugkaatsingen en brekingen kunnen tekenen. Het spiegelbeeld van een periscoop kunnen tekenen (4.7) De begrippen op blz. 48 De samenvatting op blz. 49 De constructiestralen goed kunnen tekenen (blz. 50) Vergrotingen kunnen uitrekenen. De open vragen van ieder hoofdstuk