Hoofdstuk 6 Licht - Paragraaf 6.2 - Direct, indirect en diffuus

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g, t
• Leerjaar 2

6.2 Direct, indirect en diffuus

Leerdoelen

6.2.1 Je kunt lichtstralen tekenen.

6.2.2 Je kunt uitleggen wat de afstand tussen getekende lichtstralen betekent.

6.2.3 Je kunt uitleggen hoe je de grootte van een schaduwgebied bepaalt.

6.2.4 Je kunt bepalen in welk gebied zich de halfschaduw en de kernschaduw bevinden.

6.2.5 Je kunt het verschil tussen direct, indirect en diffuus licht uitleggen.

6.2.6 Je kunt uitleggen wat reflectie en verstrooiing zijn.

Introductie

Op een hete zomerdag komt het licht op het strand van alle kanten: rechtstreeks van de zon, weerkaatst door het zand en de zee, verstrooid door de lucht boven je hoofd. Zelfs in de schaduw heb je nog een zonnebril nodig om niet met toegeknepen ogen te hoeven rondkijken.

Licht en schaduw

Het licht dat door een lichtbron wordt uitgestraald, beweegt alle kanten op. Dat kun je aangeven door lichtstralen te tekenen. Die lichtstralen zijn recht, want licht beweegt langs rechte lijnen (figuur 1). Een pijltje in de lichtstraal geeft de richting van het licht aan. Hoe groter de afstand tot de lichtbron, des te zwakker is het licht. Dat zie je aan de lichtstralen die steeds verder uit elkaar bewegen.

Lichtstralen zijn niet zichtbaar. In tekeningen willen natuurkundigen toch lichtstralen weergeven. Vul de juiste woorden in.
Lichtstralen teken je altijd als A...……………..lijnen.
Een pijlpunt teken je B …………………….van de lijn.

Kies het goede woord.
Hoe groter de afstand tot de lichtbron,
des te …………..is het licht.

Als een voorwerp het licht van de lichtbron tegenhoudt, ontstaat er een schaduw. Er is dan een gebied waar het licht niet rechtstreeks kan komen. Omdat licht langs rechte lijnen beweegt, kun je de grootte van het schaduwgebied eenvoudig bepalen (figuur 2):

1 Teken de twee lichtstralen die net niet door het voorwerp worden tegengehouden, de randstralen.

2 Arceer het gebied achter het voorwerp dat tussen de twee randstralen in ligt. Dit is het gebied waar het licht niet rechtstreeks kan komen: het schaduwgebied.

Bekijk de afbeelding.
Wat is in deze afbeelding met rode pijlen getekend?

1. de buitenste lichtstralen die een lamp uitzendt
2. de eerste lichtstralen die worden tegengehouden door de auto
3. de lichtstralen die net niet worden tegengehouden door de auto
4. het gebied

Bekijk de afbeelding.
Hoe noem je de lichtstralen die als rode pijlen zijn getekend?
Deze lichtstralen noem je de...………………….

Direct licht

De meeste karweitjes doe je binnen, aan een tafel, bureau of werkblad. Het werkvlak moet goed verlicht zijn. Daarvoor worden bij voorkeur lampen gebruikt die direct licht geven. Dat wil zeggen dat het licht rechtstreeks van de lichtbron naar het werkvlak beweegt, zoals bij de leeslamp in figuur 3.

Een leeslamp is geen geschikte verlichting voor een werkblad met gereedschap en allerlei werkmateriaal. Er ontstaan dan overal donkere schaduwen met een scherpe grens tussen licht en donker. Daardoor kun je niet goed zien waar je mee bezig bent. De schaduwen leiden ook af van wat je eigenlijk moet zien.

Het helpt als je twee lampen naast elkaar ophangt. Je krijgt dan dubbele schaduwen: een voor elke lamp. Op de plaats waar die schaduwen over elkaar heen vallen, is het werkblad het donkerst. Dit noem je de kernschaduw. Links en rechts van de kernschaduw zie je een lichtere halfschaduw. Hier kan het licht van de ene lamp wel komen, maar dat van de andere lamp niet (figuur 4).

Met een tl-buis krijg je mooie vloeiende overgangen tussen licht en donker. De hoeveelheid direct licht die het werkblad bereikt, neemt in de overgangsgebieden geleidelijk af. Je ziet dat de halfschaduw langzamerhand donkerder wordt, totdat hij ongemerkt overgaat in de kernschaduw.

Een werkblad wordt verlicht door twee, naast elkaar opgehangen lampen.
Hoe komt het dat elk voorwerp op het werkblad twee schaduwen heeft?

Hoe heet het gebied waar de schaduw op het werkblad het donkerst is?

1. halfschaduw
2. kernschaduw

Indirect en diffuus licht

Verlichting wordt veel gebruikt om gezelligheid en sfeer te creëren. De lampen die voor deze sfeerverlichting gebruikt worden, geven geen direct licht. Dat is te ‘hard’ en te zakelijk. Sfeerverlichting moet de hele ruimte ‘zacht’ verlichten, zonder felle lichtplekken en diepe schaduwen. Dit kan door gebruik te maken van indirect licht of van diffuus licht.

In figuur 5 zie je een lamp die indirect licht levert. Het licht van de lamp schijnt niet rechtstreeks de kamer in, maar wordt op een witte muur gericht. De muur weerkaatst het lamplicht dat erop valt in verschillende richtingen. Het lijkt daardoor alsof de muur één groot lichtgevend vlak is: een indirecte lichtbron.

In de lamp in figuur 6 wordt een andere manier gebruikt om ‘zacht’ licht te produceren. Het licht van de lamp valt op doorschijnend papier dat het licht in allerlei richtingen verstrooit. De bol wordt een indirecte lichtbron, net als de muur in figuur 5. Het licht dat je op die manier krijgt, wordt diffuus licht genoemd.

Waarom zijn lampen die direct licht geven, niet geschikt om gezelligheid en sfeer te scheppen?
Je krijgt dan plekken met veel licht en diepe schaduwen.

Welke twee soorten licht leveren de lampen die gebruikt worden in sfeerverlichting?

1. indirect en diffuus licht
2. scherp en zacht licht
3. sfeer en swoel licht

Reflectie en verstrooiing

Indirect licht ontstaat door reflectie: het licht weerkaatst tegen een ondoorschijnend vlak, zoals een witte muur. Als dit oppervlak niet glad is, weerkaatst het licht in alle richtingen (figuur 7a). Het licht komt nu van een groter oppervlak en het kan op allerlei plekken komen waar direct licht niet komt. Het contrast tussen licht en schaduw wordt daardoor minder groot.

Diffuus licht ontstaat door verstrooiing: het licht verandert van richting als het door een doorschijnend materiaal beweegt, zoals papier, matglas of textiel (figuur 7b).

Reflectie en verstrooiing spelen niet alleen een rol in de lichttechniek. Ze bepalen ook hoe je het licht buiten ervaart. Zand en sneeuw reflecteren het zonlicht dat erop valt, zodat je je ogen ervoor moet dichtknijpen. Wolken en mist verstrooien het zonlicht, zodat je een gedempt, diffuus licht krijgt en er vrijwel geen schaduwen zijn.

Leg uit hoe het komt:
dat je de lichtbundels van een lasershow, als het een beetje mistig is, veel beter kunt zien dan bij droog weer.

Opdrachten maken

Wat: lees paragraaf 6.2

Hoe: helemaal stil! muziek mag in! 

Hulp: Geen 

Tijd:  ???? minuten lang 

Huiswerk: opgave 1 t/m 10 van paragraaf 6.2

Klaar?: ga bezig met een ander vak!