Optica

Optica
•
•
•
•
Spiegels
Breking
Lenzen
Biofysica het oog
– oudziend
– verziend
– bijziend
Algemeen
• Licht gaat met snelheid van 299.792.458 (m/s)
door vacuüm
• Licht plant zich rechtlijnig voort (schaduw)
• Op een voorwerp:
– Terugkaatsen (diffuus / spiegelend)
– Absorberen (kleuren)
– Doorlaten (breking, lenzen)
Spiegels (1)
• Normaal = lijn loodrecht
op spiegel
• Hoek van inval = hoek
tussen invallende
lichtstraal en normaal
• Hoek van terugkaatsing =
hoek tussen teruggekaatste
straal en normaal
Spiegels (2)
• Voorwerpspunt =
snijpunt invallende
lichtstralen
• Beeldpunt = snijpunt
teruggekaatste
(gebroken) lichtstralen
• Bij spiegel: v = b
Breking (1)
Bij niet-loodrechte inval op een grensvlak
tussen 2 stoffen treedt breking op
Daarbij geldt van A naar B:
lichtsnelh eid A
sin i
n
sin r
lichtsnelh eid B
Breking (2)
Bij overgang van B naar A geldt:
nB A 
1
n A B
Bv. nwater = 1,33 (lucht naar water) dan
nwater naar lucht = 1/1,33 = 0,752
Breking (3)
Bij breking van langzaam naar snel medium
(bv. Glas naar lucht) kan totale
terugkaatsing optreden:
1
sin g 
n
Grenshoek = hoek van inval waarbij hoek
van breking 900 is.
Breking (4)
Berekening:
• 1) Loodrechte inval dus
geen breking
• 2) i = 90o – 40o = 50o en
sin g = 1/1,50 = 0,67
g = 41,8o dus
i>g totale terugkaatsing
Breking (5)
3) Eerst i uitrekenen:
i = 180-40-40-90 =10o
sin 10 / sin r = 0,67
Dus r = 15o
Lenzen (1)
Holle (-) en bolle (+)
lenzen
Brandpunt F =
snijpunt gebroken
lichtstralen als
invallende bundel
evenwijdig is.
Lenzen (2)
Constructiestralen:
• Straal door O gaat rechtdoor
• Straal door F gaat evenwijdig aan hoofdas
• Straal evenwijdig aan hoofdas gaat door F
Lenzen (3)
•
•
•
•
•
Voorwerpsafstand v
Beeldafstand b
Brandpuntsafstand f
Beeldgrootte BB’
Voorwerpsgrootte VV’
Lenzen (4)
Lenzenformule:
Vergroting:
1 1 1
 
v b f
N
BB ' b

VV ' v
1
S
f
S in (dpt) als f in (m)
Lenssterkte:
Lenzen (5)
• Virtuele beelden:
Als v < f dan is het
beeld virtueel en dan
is b < 0
• Negatieve lenzen:
Als de lens negatief is
moet je f < 0 invullen.
Lenzen (6)
• Bij-as-constructie:
• Teken bij-as door O evenwijdig aan
lichtstraal
• Vind het bij-brandpunt F*
• Lichtstraal gaat door F*
Biofysica (1)
Het oog heeft accommodatievermogen:
Mogelijkheid om de lenssterkte aan te
passen door samentrekken kringspieren
rond de ooglens.
Biofysica (2)
• Nabijheidspunt N:
voorwerpspunt dat met maximale
accommodatie scherp op het netvlies kan
worden afgebeeld (normaal: ca 15 cm).
• Vertepunt V:
Voorwerpspunt dat in ongeaccommodeerde
toestand scherp op het netvlies kan worden
afgebeeld (normaal  )
Biofysica (3)
Oudziend:
• Maximale accommodatie neemt af
• N komt verder weg dan normaal
• Leesbril (+) nodig voor dichtbij kijken
• V blijft oneindig.
Biofysica (4)
•
•
•
•
Berekening sterkte:
No = virtueel beeld
Nb = voorwerp
Lenzenformule
toepassen
Biofysica (5)
Bijziend:
• Ooglens ongeaccommodeerd te sterk of
oogbol te groot
• V komt dichterbij dan normaal
• Negatieve bril nodig voor veraf kijken
• N ligt ook te dichtbij (geen nadeel)
Biofysica (6)
Bijziend:
fbril = -Vo
Vb in oneindige
(Nb komt ook
verder weg)
Biofysica (7)
Verziend:
• Ooglens ongeaccommodeerd te zwak of
oogbol te kort
• V komt verderaf dan normaal
• Positieve bril nodig voor veraf kijken
• N ligt ook te veraf (extra nadeel).
Biofysica (8)
Verziend:
fbril = Vo
Vb in oneindige
(Nb komt ook
dichterbij)
Biofysica (9) Loep
• Doel: on-geaccommodeerd kijken naar
dichtbij gelegen voorwerp
• Middel: Zet VV’ in brandpunt loep: