Optica 4

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

CHECK-IN

Oefentoets

• Goed lezen!
• Instructies nauwkeurig opvolgen: 
• Neem de vragen over (2pt), en beantwoord ze: 
• 4. (5pt) Bepaal de brekingsindex van water uit je meetgegevens op minstens één van deze twee manieren:
• Niet in paniek raken 

The Experience:

1.

Goed kijken, oog voor details

Nauwkeurig omschrijven, let op je woordkeuze

2.

Goed luisteren, oor voor details

Vragen stellen als dingen onduidelijk zijn (NIVEA)

week	les 1 (woensdag)	les 2 (vrijdag)
20	O1	O2
21	O3	PO
22	O4	O5
23	PO	TV Optica+ toets bespreken
24	Herh H5	Herh H6
25	TV	TV

-PO

-huiswerk

-O4

a Jonge mensen hebben nog sterke lensspieren en kunnen nog sterk accommoderen. Hun nabijheidspunt is zo klein dat ze de onderdeeltjes nog dicht bij hun oog kunnen houden.

b Om dichtbij te kijken moeten je ogen sterk accommoderen. Ooglenzen van oudere mensen kunnen dat niet meer en hebben daar positieve hulplenzen bij nodig.

c Je ziet aan de bril dat hij bifocaal is. Een leesgedeelte onderin duidt op oudziendheid. Je kunt aan de bovenkant van het brillenglas niet zien of het positief of negatief is, maar de

meneer zal hoogstwaarschijnlijk ook ver- of bijziend zijn.

d Zonder bril is die afstand groter. Je neemt pas een leesbril als je nabijheidsafstand (zonder bril) groter is geworden dan de leesafstand, bijvoorbeeld 30 cm.

Huiswerk

Ooglens en leesbril samen kunnen een voorwerp op 25 cm voor de lens afbeelden op een beeld op 17 mm achter de lens:

v= 25 cm = 

b = 17 mm =

 

​v​​1​​+​b​​1​​=S=​f​​1​​

S=​0,25​​1​​+​0,017​​1​​=62,8dpt

Huiswerk

Lens van de optimate moet met ooglens en leesbril samen  een voorwerp op 8 cm voor de lens afbeelden op een beeld op 17 mm achter de lens:

v= 8 cm = 

b = 17 mm =

Het lensje van de optimate:

 

​v​​1​​+​b​​1​​=S=​f​​1​​

S=​0,080​​1​​+​0,017​​1​​=71,3dpt

Het lensje van de optimate moet dus minimaal zijn 71,3 − 62,8 = 8,5 dpt.

Huiswerk

f) Bereken daarvoor de brandpuntsafstand van het lensje in de optimate:

​v​​1​​+​b​​1​​=S=​f​​1​​

f=​S​​1​​

f=​12,5​​1​​=0,080m=8,0cm

De pincetpunten bevinden zich dus op brandpuntsafstand van de lens. Lichtbundels die vanaf daar op de lens vallen, treden als evenwijdige bundels uit. Voor het oog lijken die

bundels dus van ver weg te komen. Voor lichtbundels die van grote afstand komen,

hoeven de ogen niet te accommoderen en dat is meer ontspannen.

Huiswerk

De pincetpunten bevinden zich dus op brandpuntsafstand van de lens. Lichtbundels die vanaf daar op de lens vallen, treden als evenwijdige bundels uit. Voor het oog lijken die

bundels dus van ver weg te komen. Voor lichtbundels die van grote afstand komen,

hoeven de ogen niet te accommoderen en dat is meer ontspannen.

Leerdoelen O4

Aan het eind van de les kun je:

• aan de hand van buiging en interferentie uitleggen dat licht een golfkarakter heeft;

• de golflengte van licht in verband brengen met de kleur ervan;

• beschrijven waarom de lichtsnelheid een bijzondere snelheid is;

• berekeningen maken met de lichtsnelheid en met lichtjaar;

• beschrijven hoe je met een prisma en een tralie spectroscopie kunt uitvoeren;

• uitleggen wat spectroscopie is;

• enkele toepassingen van spectroscopie in de sterrenkunde noemen.

Rechtlijnige voortplanting

Tot nu toe tekende je licht als rechte lichtstralen. Rechtlijnige voortplanting van licht

Buiging

Een felle laserstraal valt op een spleet. Op een scherm achter

de spleet zie je een klein lichtvlekje. Maak je de spleet smaller, dan wordt het lichtvlekje juist breder!

Het licht blijkt bij een smalle spleet een beetje af te buigen. Zie figuur O.26b. Er zijn ook donkere plekken waar je wel licht zou verwachten. Dit verschijnsel

heet buiging en je kunt het waargenomen patroon

verklaren met het golfmodel van licht. Als een bundel licht op een smalle spleet valt, gaat het licht na de spleet niet alleen rechtdoor maar in alle richtingen

verder. Ook water- en geluidsgolven vertonen dit gedrag.

Optica 4

er zijn verschijnselen van licht die niet te verklaren zijn  met het deeltjesmodel 

(spiegeling, breking en beeldvorming wel)

Buiging treedt pas merkbaar op als de golflengte kleiner is dan de opening. Omdat geluidsgolven een golflengte hebben in de orde van meters merk je in het dagelijks leven dat ze

buigen bij bijvoorbeeld een deuropening. Licht heeft veel kleinere golflengten. Het buigt dus

niet merkbaar om een raamkozijn heen en zelfs niet bij smalle kieren. Buiging bij licht treedt pas op als de spleet veel kleiner is dan 1 mm.

Hoe lang doet licht van de zon erover om de aarde te bereiken?

1. 10 seconde
2. 1 minuut
3. 2 minuten
4. 8 minuten

afstand zon-aarde is 8 lichtminuten

480 lichtseconden

Lichtjaar

lichtsnelheid  = 299 792458 m/s (                  m/s)

De omtrek van de aarde is                          , dus licht kan in 1 s 

7,5 keer om de aarde gaan.

Hoeveel meter is 1 lichtjaar? 

4⋅10​4​​km

3⋅10​8​​

1 lichtjaar = c · t = c × 1 jaar = 299 792 458 × 3600 × 24 ×

365,256 = 9,460 89·1015 m (zie ook Binas tabel 5).

Als twee golfbergen uit tegengestelde richtingen bij elkaar komen, krijg je een extra hoge golfberg. Als bijvoorbeeld van twee kanten op zee ‘waterbergen’ naar elkaar toe rollen, ontstaat bij overlap een extra hoge watergolf. Dit heet versterking. Je mag uitwijkingen

van golven bij elkaar optellen. Zie figuur O.29a.

Er kan echter ook een ander verschijnsel optreden. Als twee golven zodanig bij elkaar komen dat de golfberg van de ene golf tegelijkertijd aankomt met het golfdal van de andere, dan wordt de uitwijking juist kleiner. Je telt de positieve uitwijking van de ene golf op bij de negatieve uitwijking van de andere, zodat er in totaal nul (of in elk geval minder) uitkomt.

Zie figuur O.29b. Dit heet uitdoving.

Keuze menu

1. filmpje kijken van 7 minuten
2. opgave 42 maken 

Analyse van licht

Licht om ons heen is nooit monochromatisch.

door middel van breking zichtbaar te maken:

Blauw licht breekt sterker dan rood licht.

Zie figuur O.31. Als een bundel wit licht

op een driehoekig stuk glas, een prisma,

valt kun je op een scherm alle afzonderlijke kleuren zien. Je ziet het spectrum van

het licht.

Als je een bundel neemt van een andere

kleur licht, zie je op het scherm uit welke

kleuren dat licht is opgebouwd

Analyse van licht

Je kunt de lichtbundel ook op een ‘tralie’ laten vallen. Een tralie kun je je voorstellen als een

hekwerk met spijlen, maar dan veel kleiner. Een tralie voor licht bestaat uit lichtspleten van

enkele micrometers breed met daartussen ‘spijlen’ van ongeveer dezelfde dikte.

Blauwverschuiving/roodverschuiving

Van een ster die naar je toekomt, wordt de golflengte kleiner: blauwverschuiving

Van een ster die van je af beweegt, wordt de golflengte juist groter: roodverschuiving

Beweegt de ster op grote afstand naar ons toe of van ons af?

a Je ziet dat alle lijnen verschoven zijn naar het rode deel van het spectrum:

roodverschuiving

b De ster beweegt bij roodverschuiving van ons af

Het heeft heel karakteristieke

zwarte lijnen, die naar hun ontdekker fraunhoferlijnen heten.

Voor sterren die naar ons toe of van ons af bewegen, zijn de fraunhoferlijnen iets verschoven. Golven van lichtbronnen die zo bewegen neem je kleiner of groter waar. Dit heet het

dopplereffect. Dit dopplereffect treedt ook op als een geluidsbron zich ten opzichte van

jou verplaatst. Bijvoorbeeld een ambulance met de sirene aan hoor je hoger (dus met kleinere golflengte) als die naar je toe beweegt en lager als die van je af beweegt.

Afsluiting

Je kunt nu:

• aan de hand van buiging en interferentie uitleggen dat licht een golfkarakter heeft;

• de golflengte van licht in verband brengen met de kleur ervan;

• beschrijven waarom de lichtsnelheid een bijzondere snelheid is;

• berekeningen maken met de lichtsnelheid en met lichtjaar;

• beschrijven hoe je met een prisma en een tralie spectroscopie kunt uitvoeren;

• uitleggen wat spectroscopie is;

• enkele toepassingen van spectroscopie in de sterrenkunde noemen.

Huiswerk: 32, 33 en 39a en 41.