Taak optica

Villa da Vinci – 3FRWET/LAT - 2015-2016
Fysica (optica)
Handleiding Fysica
Deel 4 : Optica
Wat is licht? Welke eigenschappen hebben lichtstralen? Hoe ontstaat schaduw? Hoe wordt licht
teruggekaatst? Waar bevindt zich het spiegelbeeld eigenlijk? Hoe ontstaat een beeld bij lenzen?
Waarom is het zo moeilijk een vis onder water met een speer te doden? Hoe werken het menselijk
oog, een microscoop, een vergrootglas, een verrekijker? En, voor de liefhebbers: hoe kun je een
lichtstraal opsplitsen in de verschillend samenstellende kleuren?
Deze en andere vragen komen aan bod bij het thema optica. We bouwen daarbij voort op wat je in
de eerste graad over licht leerde. In de derde graad zul je je kennis over licht nog verdiepen, door
licht ook als golfverschijnsel (als een voorbeeld van elektromagnetische straling) te bestuderen. In de
tweede graad leggen we ons voornamelijk toe op de zogenaamde ‘geometrische optica’, waarbij het
golfkarakter van het licht verwaarloosd kan worden.
Je zult onder meer leren hoe een bril ervoor zorgt dat het beeld van een waargenomen
voorwerp op het netvlies valt en dus scherp waargenomen kan worden.
Indeling optica
Het deel optica bestaat uit vier verplichte hoofdstukken en één extra-hoofdstuk:
Hoofdstuk 9 : Rechtlijnige voortplanting van het licht
Hoofdstuk 10 : Terugkaatsing van het licht
Hoofdstuk 11 : Breking van het licht
Hoofdstuk 12 : Lenzen
Hoofdstuk 13 : Kleur (uitbreidingsleerstof – niet verplicht)
Handleiding bij Fysica deel 4 : Optica
p. 1
Villa da Vinci – 3FRWET/LAT - 2015-2016
Fysica (optica)
Planning optica
Practica

Dinsdag 5 januari

Datum nog te bepalen
Practicum ‘voortplanting en
terugkaatsing van licht’
Practicum ‘lichtbreking en lenzen’
Herhalingslessen, taken en A-toetsen

Uiterlijk op vrijdag 22 januari
Taak H9 en H10

Uiterlijk op dinsdag 26 januari

Uiterlijk op maandag 1 februari
A-toets H9 (voortplanting) en H10
(terugkaatsing)
Taak H11

A-toets H11 (breking)

Uiterlijk op vrijdag 5 februari (=
vóór de krokusvakantie)
Uiterlijk op vrijdag 4 maart

Maandag 7 maart
Algemene herhalingsles optica (H9H12)
Dinsdag 8 maart
B-toets optica (H9-H12)
A-toets H12 (lenzen)
B-toets

Kies je eigen leertraject
Het thema optica mag je verwerken op de manier die je zelf kiest. Je moet daarbij wel rekening
houden met de planning (bv. afsluitende B-toets op 8 maart) en je moet enkele taken indienen (zie
hieronder).
Kies zelf hoe je de leerstof wil verwerken. Enkele mogelijkheden:
o
o
o
o
OFWEL op de gewone manier met Sirius 3 en het leerpad om mathima.be. Maak een
samenvattend schema (of een mindmap). Je mag dit indienen als extra-taak
Nederlands. Je mag in dat geval de taken (zie lager) in je schema of samenvatting
verwerken.
OFWEL met een ander leerboek, met online bronnen (bv. online video-lessen), met
een handboek uit de klasbibliotheek.
OFWEL door met andere leerlingen samen te leerstof te verwerken. Daarbij gelden
wel enkele beperkingen:
 Laat aan Geert weten met wie je samenwerkt;
 Groepjes van maximaal drie leerlingen;
 Per groepje: minstens één leerling met een bruine gordel, maximaal één
leerling met een witte gordel.
 Als je voor deze werkvorm kiest, zul je thuis meer tijd voor fysica moeten
uittrekken, dan wanneer je de leerstof individueel verwerkt. Spreek met je
groep een planning af (voorbereiding thuis). Je kunt dan in de klas tijdens ZW
met je leergroep overleggen.
OFWEL op een andere manier naar keuze.
Handleiding bij Fysica deel 4 : Optica
p. 2
Villa da Vinci – 3FRWET/LAT - 2015-2016
Fysica (optica)
Hou rekening met het volgende:
o
o
o
o
Je moet de planning respecteren (zie hoger).
De te kennen leerstof vind je in dit bundeltje (zie lager).
Voor de toetsen moet je de oefeningen uit Sirius 3 kunnen maken.
Je moet twee taken indienen, met opdrachten uit elk hoofdstuk (zie hieronder).
Mogelijke bronnen voor je studie
Hulpmateriaal bij het thema licht:
1. Dia-presentaties voor zelfstudie op http://www.mathima.be/fysica-2u.html :
1. Deel 1 : voortplanting en schaduwvorming (met dank aan Frank Th. )
2. Deel 2 : weerkaatsing (met dank aan Frank Th. )
3. Deel 3 : breking (zonder de wet van Snellius) (met dank aan Frank Th. )
2. Weblinks:
1. (!) Het online leerpad op http://www.mathima.be/fysica-2u.html.
 Hier vind je de oefeningen uit het boek, met de oplossing
 Daarnaast: heel wat applets en toepassingen om lichtverschijnselen te
simuleren en om online te oefenen. Van harte aanbevolen!
2. Video (NL): Jasper over het fenomeen licht (ca. 40 s)
3. Een grote verzameling applets om te simuleren en te oefenen
4. Een reeks weblinks over optica (lager op de pagina)
5. Video (NL): eerste deel van een reeks Youtube-video's over optica ("online bijles"). Er
zijn heel wat thema's over optica beschikbaar op dit Youtube-kanaal.
6. Video's (E) : deze video's van Khan Academy zijn erg leerzaam. Hier vind je vooral
uitleg over weerkaatsing (reflection), breking (refraction) en lenzen.
3. Gedrukte bronnen:
 Basismateriaal:
1. Sirius 3
2. Kwantum 1B, p. 60-95 (klasbib)
3. Fysica Vandaag 3.1., p. 78-112 (klasbib)
4. Andere boeken in de klasbibliotheek
 Gevorderd:
1. Franklin Miller, College Physics, hoofdstukken 25 en 27 (klasbib) –
Engels
2. Andere boeken in de klasbibliotheek
4. Zelf gekozen materiaal. Je mag zelf ook leermateriaal uitzoeken (al dan niet online). Laat het
wel even ter controle aan Geert zien.
Handleiding bij Fysica deel 4 : Optica
p. 3
Villa da Vinci – 3FRWET/LAT - 2015-2016
Fysica (optica)
Sneltraject voor coaches (vrijwillig)
Gezocht: enkele coaches om andere leerlingen bij hun studie te helpen. Als je wil coachen, moet je
eerst het brevet “optica-coach” behalen. Dat betekent het volgende:
-
Je werkt de leerstof één week vroeger af dan de andere leerlingen (liefst nóg vroeger).
Je legt de toets af en licht die mondeling toe bij Geert.
Geert beslist of je het brevet “optica-coach” verdient. In dat geval komt je naam op de lijst in
de klas.
Taak optica
Voor de hoofdstuk 9, 10 en 11 dien je een taak in. Deze worden beoordeeld als DW fysica (20 punten
DW in totaal). Het doel van deze taken is dat je constructies met lichtstralen leert tekenen.
Hou rekening met deze criteria1:
(1) Je maakt deze taken op KA-ruitjespapier. Schrijf je naam en de juiste titel (“taak fysica –
optica – hoofdstuk XX”) bovenaan.
Een andere mogelijkheid is dat je deze taak verwerkt in je samenvattend schema. In dat
geval hoeft het niet per se op KA-ruitjespapier te zijn (maar wel met de hand, niet met de
pc).
(2) Bij elk onderdeel van de taak moet je de volgende informatie toevoegen:
o Een titel of kop (bv. “stralengang bij de dunne bolle lens”)
o Een verzorgde schets (met meetlat en eventueel verschillende kleuren). Dit is de
eigenlijke opdracht.
o Een korte uitleg bij de schets, zodat de lezer weet wat er te zien is. Benoem daarbij
ook alle onderdelen.
Taak 1 – hoofdstuk 9 en 10 (10 pt.)
Denk eraan: lichtstralen teken je altijd met een pijl (in het midden van de straal).
(1) Lichtbundels. Teken naast elkaar: een evenwijdige, een convergerende en een divergerende
lichtbundel.
(2) Schaduw bij niet puntvormige lichtbron. Teken rechts op je blad een niet puntvormige
lichtbron. Teken links daarvan een bol die groter is dan de lichtbron. Construeer met zes
lichtstralen de kernschaduw en de bijschaduwen op een scherm. (Tip: werk eerst in het klad
om de juiste afstanden en groottes in te schatten).
(3) (Zons-/maans)verduistering. Schets (met vier lichtstralen) een zons- of maansverduistering
(naar keuze). Benoem de hemellichamen en de schaduwen.
1
Per criterium dat niet aanwezig is, verlies je een punt.
Handleiding bij Fysica deel 4 : Optica
p. 4
Villa da Vinci – 3FRWET/LAT - 2015-2016
Fysica (optica)
(4) Beeldvorming bij vlakke spiegels. Maak met een schets duidelijk hoe het beeld bij een vlakke
spiegel gevormd wordt. Je schets moet bevatten: (1) voorwerp (plaats dit rechts van de
spiegel), (2) beeld, (3) alle benodigde stralengangen (maar ook niet méér), (4) het oog van
een waarnemer + stralengangen. Tip: werk eerst in het klad.
(5) Beeldvorming bij holle spiegel. Maak met een schets duidelijk hoe een pijl afgebeeld wordt
in een holle spiegel. Kies zelf de voorwerpsafstand. Plaats het voorwerp links van de spiegel.
Benoem de onderdelen. Geef de drie kenmerken van het beeld.
Taak 2 – hoofdstuk 11 (10 pt.)
(1) Maak drie tekeningen: Teken telkens een vat met water (zoals bv. in Sirius 3 op p. 152
onderaan). Een duiker op een diepte in het water schijnt met een lamp naar boven. De
duiker (en dus ook de lamp) bevindt zich rechts in het vat.
 Tekening 1 : lichtstraal verticaal naar boven
 Tekening 2 : lichtstraal schuin naar linksboven, geen totale terugkaatsing
 Tekening 3 : lichtstraal schuin naar linksboven, totale terugkaatsing
Teken geen duiker, wel de lichtbron onder water (eenvoudige schets; ga uit van een
puntvormige). Teken telkens één lichtstraal en maak duidelijk wat daarmee aan het
wateroppervlak gebeurt. Geef bij elke tekening een korte uitleg.
(6 pt.)
(2) Zoek op hoe een fata morgana ontstaat. Leg dit duidelijk uit (schets + uitleg).
Handleiding bij Fysica deel 4 : Optica
(4 pt.)
p. 5
Villa da Vinci – 3FRWET/LAT - 2015-2016
Fysica (optica)
CHECKLIST: Wat je na het deel “optica” moet kunnen:
Let op: je moet niet alles uit het boek kunnen of kennen. De leerplandoelen vind je hieronder.
De (niet verplichte) uitbreidingsdoelen uit het leerplan zijn met een (U) aangegeven. Deze komen
enkel in bonusvragen aan bod.
Hoofdstuk 9 – voortplanting van het licht





de volgende begrippen omschrijven en gebruiken: lichtbron, lichtstraal, donker lichaam.
de rechtlijnige voortplanting van het licht uitleggen en in toepassingen illustreren.
het principe van de camera obscura (donkere kamer) uitleggen.
de kern- en bijschaduw construeren en benoemen (bv. maans- en zonsverduistering).
(!) lichtstralen en lichtbundels correct kunnen tekenen (zie p. 110-114). Tip: teken deze
constructies na!
Hoofdstuk 10 – terugkaatsing van het licht





gerichte en diffuse terugkaatsing beschrijven aan de hand van een voorbeeld,
(!) de terugkaatsingswetten formuleren en de stralengang construeren,
(!) het beeld bij een vlakke spiegel construeren en de eigenschappen van het beeld
toelichten,
(!) het brandpunt bij een holle en bolle spiegel toelichten met concrete toepassingen,
vragen en vraagstukken oplossen.
Hoofdstuk 11 – breking van het licht en Hoofdstuk 12 - lenzen










het brekingsverschijnsel beschrijven (+ een voorbeeld kunnen geven) en de stralengang
construeren,
de brekingswet van Snellius formuleren en toepassen,
de brekingsindex van een stof toelichten en gebruiken,
de grenshoek en totale terugkaatsing beschrijven met concrete voorbeelden (tip om te
oefenen: zie het simulatie-applet op het online leerpad),
het beeld bij dunne bolle lenzen construeren en de eigenschappen van het beeld toelichten,
(U) de kleurenschifting door een prisma beschrijven,
de beeldvorming bij het menselijk oog beschrijven,
(U) de lenzenformule kennen, kunnen uitleggen en kunnen toepassen in berekeningen,
technische toepassingen i.v.m. licht beschrijven,
vragen en vraagstukken oplossen.
Hoofdstuk 13 – Kleur (uitbreiding)


(U) de kleurenschifting door een prisma beschrijven,
(U) additieve en subtractieve kleurenmenging beschrijven en illustreren.
Handleiding bij Fysica deel 4 : Optica
p. 6
Villa da Vinci – 3FRWET/LAT - 2015-2016
Fysica (optica)
Toelichting bij de leerstof optica
Hoofdstuk 9 : rechtlijnige voorplanting van het licht : alles kennen
Hoofdstuk 10 : terugkaatsing van het licht : alles kennen




Goed kennen:
terugkaatsingswetten (p. 127)
de juiste termen bij vlakke en holle spiegels (p. 127 onderaan; p. 130 onderaan)
de kenmerken van het beeld bij vlakke en holle spiegels
de kenmerkende stralen van een holle spiegel (p. 132)


Goed kunnen:
het beeld van een eenvoudig voorwerp tekenen bij een vlakke spiegel (p. 128-129)
het beeld van een voorwerp (een pijl) tekenen bij een holle spiegel (p. 132-134)
Hoofdstuk 11 : breking van het licht










Goed kennen:
Wat is lichtbreking? (+ een voorbeeld kunnen geven)
Wanneer wordt licht gebroken? Wanneer niet?
De juiste termen i.v.m. lichtbreking (p. 153 onderaan)
Wanneer noemen we een middenstof “optisch dichter”, wanneer “optisch ijler” dan een
andere middenstof? (p. 154 bovenaan + zie ook § 11.3)
De brekingswetten (p. 156 kadertje) + de formule van de wet van Snellius
Wat is totale terugkaatsing? Wat is de grenshoek (p. 156-7 § 11.3.4.)
Geef een toepassing van totale terugkaatsing + schets (p. 157 onderaan)
Geef twee voorbeelden van lichtbreking (zie § 11.4)
Goed kunnen:
Een voorbeeld tekenen van lichtbreking (optisch ijler naar optisch dichter, en omgekeerd)
De brekingsindex bepalen als de invalshoek en de brekingshoek gegeven zijn (met de wet van
Snellius).
Hoofdstuk 12 : lenzen
 § 12.1  12.2.2 : moet je begrijpen.
 § 12.2.3. : breking bij holle en bolle lens kunnen verklaren + symbolische voorstelling van
holle/bolle lens kennen (p. 176)
 § 12.2.4 : brandpunt dunne bolle lens: kunnen uitleggen wat het brandpunt is
 (!) § 12.2.5 Kenmerken stralen bij dunne bolle lenzen : goed kennen!
 § 12.2.6 en §12.3 : kennen
 § 12.3 - §12.3.2 : begrijpen; de begrippen (12.3.1.) moet je kennen en kunnen gebruiken
 (!) § 12.3.3. : goed kennen. Je moet het beeld van een pijl met een dunne bolle lens kunnen
tekenen, op verschillende afstanden van de lens!
 § 12.3.4 - § 12.5 : uitbreidingsleerstof (bonusvragen)
 § 12.6 : het oog + oogcorrecties : goed kennen!
 § 12.7 : optisch toestellen kunnen uitleggen (loep, microscoop, fototoestel, eventueel
aangevuld met verrekijker).
Hoofdstuk 13 : Kleur : uitbreidingsleerstof
 (U) De kleurenschifting door een prisma beschrijven;
 (U) Additieve en subtractieve kleurenmenging beschrijven en illustreren.
Handleiding bij Fysica deel 4 : Optica
p. 7