Licht en optica

2A
freinet
Licht en optica
Bram Janssens
BA Caputsteen
2A freinet
HET NUT VAN LICHT
1. LICHT VOOR JOU EN MIJ!
Beantwoord onderstaande vragen even voor jezelf! Gebruik je smartphone indien nodig!
-
Welke vormen van licht ken je? Probeer er tien te zoeken!
Kaarslicht, zonnelicht, onrechtstreeks licht, rechtstreeks licht, flashlicht, gloeilamp,
neon, fluorescerend licht, kunstlicht, maanlicht, …
-
Is licht belangrijk voor jou? Voor ons lichaam? Waarom denk je dat?
Ja! Wij hebben licht nodig om te leven en om vitamines aan te maken in ons
lichaam!
-
Is licht belangrijk voor planten? Waarom?
Zonder licht kunnen planten niet aan fotosynthese doen en kunnen ze dus geen
voedingsstoffen voor zichzelf aanmaken. Zonder zonlicht zullen de planten
uitsterven!
-
Weet jij wat het Poollicht of het Noorderlicht is? Zo ja, wat is het dan?
Hypothese__________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
Licht en optica
1
OPDRACHT  HET POOLLICHT NADER VERKLAARD
Vul onderstaande tekst aan tijdens het filmpje!
https://www.youtube.com/watch?v=dWR4vOo4QCQ
Het poollicht kan tijdens de avond en de nacht worden waargenomen ter hoogte van de
geografische breedtes van onze aarde.
Dit mooie licht is afkomstig van de zon en zien we alleen als er een uitbarsting heeft
plaatsgevonden. Hierbij worden geladen deeltjes het heelal in geslingerd.
Het aardmagnetisch veld zorgt er voor dat deze deeltjes worden afgebogen in de buurt van de
Noord- en zuid polen en daarna met verhoogde snelheid onze atmosfeer binnendringen.
2. LICHT ALS BRON VAN E NERGIE!
-
Waarom is licht een bron van energie? Bekijk de afbeeldingen goed en geef dan pas een
antwoord!
Licht kan de aard van de stof
Licht kan de bewegingstoestand van een
voorwerp veranderen.
Licht en optica
veranderen.
Fotosynthese: CO2  koolhydraten
2
3. DOORLAATBAARHEID VAN LICHT
-
We vergelijken de doorlaatbaarheid van licht. Welk van deze zaken laten licht: volledig,
deels of totaal niet door?
Laat licht volledig door
Laat licht gedeeltelijk
in het vensterglas
door
Laat licht NIET door
LICHT SAMENGEVAT:
-
Licht als energiebron:
Licht is een bron van energie omdat het de aard van de stof kan veranderen en omdat het kan
zorgen voor een beweging.
-
Doorlaatbaarheid van licht:
Voorwerpen die bijna al het licht doorlaten noemen we doorzichtige voorwerpen.
Voorwerpen die een deel van het licht doorlaten noemen we doorschijnende voorwerpen.
Voorwerpen die geen licht doorlaten noemen we ondoorschijnende voorwerpen.
Licht dat niet doorgelaten wordt, zal worden geabsorbeerd of teruggekaatst.
Licht en optica
3
OPDRACHT  LICHT GEVENDE VOORWERPEN!
Zet een kruisje bij de zaken die zelf licht produceren en een cirkeltje bij de zaken die zelf geen licht
produceren.
O
O
X
X
O
O
X
LICHTBRONNEN:
Voorwerpen die zelf licht produceren noemen we lichtbronnen.
-
Deze voorwerpen zetten een energievorm om in licht.
Voorwerpen die geen licht produceren noemen we donkere voorwerpen.
We onderscheiden volgende soorten lichtbronnen:
-
Natuurlijke lichtbronnen: zoals het licht van de zon.
Kunstmatige lichtbronnen: alle niet-natuurlijke lichtbronnen.
Puntvormige lichtbronnen: als ze zeer klein of ver verwijderd zijn.
Uitgebreide lichtbronnen: hier komen we later op terug.  KWAMEN WE NIET OP TERUG
Licht en optica
4
OPDRACHT 3  STEEK JE LICHT OP OVER ALLES WAT WE GEZIEN HEBBEN!
Nu we al een groot stuk theorie hebben gezien over ‘licht’ ga je de volgende vragen per twee
proberen oplossen. Je gebruikt hierbij geen smartphone. Gebruik je bundel indien nodig!
-
Waarom is het ’s nachts, als de maan schijnt, minder helder dan overdag wanneer de zon
schijnt?
De maan blokkeert een deel van het licht van de zon. De maan wordt belicht maar
geeft geen licht.
-
-
Geef voor volgende zaken telkens twee nieuwe voorbeelden:
o Doorzichtig voorwerp: Wijnglas, brilglazen.
o
Doorschijnend voorwerp: Troebel water, plastic hoesje.
o
Ondoorschijnend voorwerp: Hout, steen, karton, …
Wanneer kunnen we een lichtbron zien?
Wanneer deze lichtbron belicht wordt door een andere lichtbron.
-
Wanneer kunnen we een donker voorwerp zien?
We kunnen een donker voorwerp zien wanneer de lichtstralen van een lichtbron
hierop weerkaatsen of geabsorbeerd worden door dit voorwerp.
-
Zou een doorzichtig voorwerp zichtbaar zijn als al het licht er doorheen zou gaan?
Neen, we zien iets pas wanneer lichtstralen weerkaatst of geabsorbeerd worden!
-
Waarom hangt men een stikker op sommige glazen deuren?
Deze glazen deuren laten vaak zeer veel licht door waardoor we deze soms zeer
moeilijk kunnen zien.
Licht en optica
5
VOORTPLANTING VAN LICHT
1. LICHSTRALEN EN LICHTBUNDELS
We vullen onderstaande tekst samen aan, NA het filmpje.
https://www.youtube.com/watch?v=EtsXgODHMWk
Omdat licht zich in principe rechtlijnig voortplant, stellen we ons licht voor als
een lichtstraal
. In werkelijkheid bestaat licht niet uit stralen, maar uit
golven
of als deeltjes die we fotonen
noemen.
Een lichtbron gaat lichtstralen uitzenden. Deze lichtstralen samen noemen we een
lichtbundel. De stralen in een lichtbundel kunnen ten opzichte van elkaar een verschillende
richting hebben.
-
Hieronder zie je een schematische weergave van een lichtbundel. Noteer in potlood het
verschil tussen volgende lichtbundels.
Lichtbundels bewegen
Lichtbundels bewegen van
Lichtbundels bewegen naar
evenwijdig naast elkaar.
elkaar weg naar buiten.
elkaar toe naar binnen.
Licht en optica
6
-
Wat voor lichtbundels zendt de zon uit?
De lichtbundels lijken parallel te bewegen door de grote afstand die ze afleggen.
Toch bewegen deze lichtbundels op een divergerende manier van elkaar weg.
2. RECHTLIJNIGE VOORTPLANTING VAN LICHT
We vullen onderstaande kader samen in.
Rechtlijnige voortplanting van licht
Stoffen waarin het licht zich kan voortplanten of voortbewegen noemen we
optische middenstoffen.
Twee voorbeelden die we reeds gezien hebben zijn: doorschijnende en doorzichtige stoffen.
Als deze stoffen overal dezelfde samenstelling hebben, dan noemen we dit homogene stoffen.
Bijvoorbeeld: glas, plastic, …
We gaan een lichtstraal steeds voorstellen door een rechte met een pijlpunt.
De punt staat steeds voor de zin van de lichtstraal. TEKEN HIERONDER EEN LICHTSTRAAL.
Licht en optica
7
3. SNELHEID VAN EEN RECHTLIJNIGE LICHTSTRAAL
-
De snelheid van licht is steeds afhankelijk van de middenstof. Welke middenstof kunnen
we plaatsen bij welke snelheid? Kies uit: LUCHT, DIAMANT, WATER, VENSTERGLAS,
LUCHTELDIGE RUIMTE.
299 792 km/s
299 706 km/s
226 000 km/s
200 000 km/s
124 000 km/s
-
Welke snelheid zouden we gebruiken bij berekeningen?
.
OPDRACHT  LOS VOLGENDE OEFENINGEN OP, MAAK GEBRUIK VAN DE THEORIE!
-
Waarom zien we tijdens een onweer een bliksemschicht sneller dan we het geluid (donder)
horen dat die bliksemschicht maakt? (Snelheid van geluid = 340m/sec)
-
Hoe lang doet het licht van de zon er over om tot bij ons te geraken als je weet dat de zon
150 000 000 Km van ons verwijderd is? (formule: SNELHEID= AFSTAND / TIJD  V= A/T)
.
Licht en optica
8
4. OMZETTING VAN LICHTENERGIE
-
We weten al dat licht een vorm van energie is. Deze energievorm zelf is met het blote oog
niet waarneembaar. De effecten van een energieomzetting zijn daarentegen WEL
waarneembaar.
Het licht komt in het oog
terecht waar het in de cellen
van het netvlies
een prikkel veroorzaakt die via
de oogzenuw wordt
doorgegeven aan de
hersenen.
Lichtenergie wordt omgezet in
elektrische en kinetische
energie.
-
Bij fotograferen geeft licht een
chemisch effect op een
lichtgevoelige film.
Lichtenergie is hier omgezet in
chemische energie.
De werking van een fototoestel is te
vergelijken met het oog.
Rekenmachines hebben soms
"zonnecellen."
Lichtenergie wordt omgezet in
elektrische energie.
Enkele voorbeelden:
Licht en optica
9
GEVOLGEN VAN DE VOORTPLANTING VAN
LICHT
1. SCHADUWVORMING
OPDRACHT  VUL ONDERSTAAND KADER OVER SCHADUWVORMING ZELFSTANDIG IN
Schaduwvorming:
Om een schaduw te verkrijgen moeten we eerst voldoen aan twee voorwaarden, we hebben als het
ware twee zaken nodig:
Hierbij kan sprake zijn van een
of een
.
OPDRACHT  MAAK JE EIGEN HANDSCHADUW!
Houd je hand tussen een lichtbron (zaklamp, smartphone flash) en een scherm (gekleurd papier).
-
Wat zie je?
-
Is er achter je hand ook licht te zien?
-
Wat is schaduw?
Licht en optica
10
2. SOORTEN SCHADUWEN
OPDRACHT  WE MAKEN EEN NIEUWE SCHADUW!
-
Instructie:
o Gebruik een puntvormige lichtbron, ondoorschijnend object en een duister scherm
o Plaats het ondoorschijnende object tussen de lichtbron en het scherm!
-
Waarneming:
-
Nu we de waarneming genoteerd hebben, wat is een kernschaduw?
-
Schets van scherm  gebruik hierbij volgende termen: KERNSCHADUW, SCHADUWBEELD,
LICHT.
Licht en optica
11
-
Leidt uit volgende afbeeldingen af wat een kernschaduw, halfschaduw en schaduwbeeld is!
Verklaar hierbij ook: penumbra en umbra.
Licht en optica
12
3. TERUGKAATSING OF REFLECTIE
REFLECTIE OP EEN VLAKKE SPIEGEL
-
Noteer bij de correcte hoek: INVALSHOEK, TERUGKAATSTINGSHOEK.
-
Hoe groot is de invalshoek en de terugkaatsingshoek ongeveer? TIP: een rechte hoek is 90
.
-
In hoeveel richtingen wordt de lichtstraal teruggekaatst? Is dit altijd dezelfde richting?
.
Licht en optica
13
REFLECTIE OP EEN ONE FFEN OPPERVLAK
-
Is de invalshoek steeds even groot dan de terugkaatsingshoek?
.
-
Wordt de lichtstraal steeds in dezelfde richting weerkaatst? Waarom wel/niet?
.
Terugkaatsing op een effen oppervlak:
Gerichte terugkaatsing of
ontstaat enkel als er licht invalt op een
.
De terugkaatsing verloopt steeds in
.
Terugkaatsing op een oneffen oppervlak:
Ongerichte terugkaatsing of
ontstaat enkel als er licht invalt op een
.
De terugkaatsing verloopt steeds in
Licht en optica
.
14
OPDRACHT  LOS ONDERSTAANDE VRAGEN OVER TERUGKAATSING PER TWEE OP!
-
Welke terugkaatsing komt het vaakst voor in onze leefwereld?
.
-
Waarom zou deze het vaakst voorkomen?
.
-
Waarom kunnen we een struik, die zich in een vallei bevindt, toch nog zien aangezien er
geen rechtstreeks licht op invalt?
.
Licht en optica
15
OEFENINGEN EN PRACTICA
1. REFLECTIE OF TERUGKAATSING
-
Benoem volgende onderdelen correct en geef een korte verklaring!
Licht en optica
16
2. INVALSHOEK EN TERUGKAATSINGSHOEK
-
Materiaal:
Laserpen, vlakke spiegel, optische schijf.
-
Instructie:
o Maak de opstelling zoals in de figuur
o Richt de laserpen naar het middelpunt
o Meet invals- en terugkaatsingshoek
o Maak meerdere invals- en terugkaatsingshoeken
o Noteer gegevens in de tabel hieronder
-
Opstelling
-
Gegevens:
Invalshoek
-
Terugkaatsingshoek
Conclusie:
Licht en optica
17
3. DIFFUSE TERUGKAATSING
-
Materiaal:
Bak met zuiver water, bak met melk en water, sterke zaklamp.
-
Instructie:
o Ga naar een min of meer duistere plek
o Richt de zaklamp op de bak met zuiver water
o Richt de zaklamp op de bak met melk en water
-
Waarneming:
-
Wanneer kunnen we iets pas zien? Wat moet er eerst met het licht gebeuren?
4. ABSORBTIE EN WEERKAATSING
-
Materiaal:
Zwart blad, wit blad, zaklamp.
-
Instructie:
o Ga naar een min of meer duistere plek
o Richt de zaklamp op het zwarte blad
o Richt de zaklamp op het witte blad
Waarneming:
-
-
Wanneer zien we licht goed en wanneer slecht? Probeer dit te verklaren aan de hand van
de titel en het zwarte en witte blad.
Licht en optica
18
5. TERUGKAATSING OP EEN VLAKKE SPIEGEL
-
Materiaal:
o Spiegel
o Voorwerp
o Potlood
-
Werkwijze:
o Zet de spiegel rechtop
o Plaats een object recht voor de spiegel
o Maak een schets van de opstelling (schuin aanzicht)
o Los bijbehorende vragen op
-
Wat kan je zeggen over de grootte van het spiegelbeeld ten opzichte van het voorwerp dat
je gebruikte?
.
-
Hoe staat het spiegelbeeld? Rechtop, ondersteboven, …
.
-
Is er iets veranderd aan het spiegelbeeld ten opzichte van je voorwerp? Beweeg er eens
mee!
.
-
Schets:
Licht en optica
19
6. WETTEN VAN DE TERUGKAATSING
Wetten van de terugkaatsing op een effen oppervlak
-
Volgende lijnen liggen steeds in één vlak:
o
o
o
-
Volgende hoeken zijn steeds gelijk aan elkaar:
o
o
-
De stralengang is
.
Wetten van de terugkaatsing op een oneffen oppervlak / diffuse terugkaatsing
-
Een lichtbundel bestaat uit een heleboel
.
-
Een klein stukje van een oneffen oppervlak is steeds
.
-
Hierbij zijn de
-
Omdat die kleine stukjes een andere
teruggekaatst in
Reflectie
Licht en optica
even groot.
worden de stralen
.
Diffuse weerkaatsing
20