H6.4 B2HV Infrarode en ultraviolette straling

• Nask / Techniek
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 1

• Je schrift 
• Pen en potlood
• Liniaal/geodriehoek 

Pak alvast:

• Je schrift 
• Pen en potlood
• Liniaal/geodriehoek 

Pak alvast:

Wat gaan we deze les doen?

1. Herhaling: Spiegelbeelden tekenen
2. Uitleg: H6.4 Infrarode en ultraviolette straling
3. Demo - Fluorescentie
4. Demo - IR-camera

Je kunt de spiegelwet beschrijven & je kunt op 2 manieren een teruggekaatste lichtstraal tekenen

De Spiegelwet ∠i = ∠t

• Op de plaats waar de lichtstraal de spiegel raakt, is een lijn getekend die loodrecht op de spiegel staat: de normaal. 
  
• De hoek tussen de invallende lichtstraal en de normaal heet de hoek van inval (∠i). 
• De hoek tussen de teruggekaatste lichtstraal en de normaal heet de hoek van terugkaatsing (∠t).

Bij terugkaatsing door een vlakke spiegel geldt altijd:

 

hoek van inval ∠i = hoek van terugkaatsing ∠t

∠i = ∠t

Deze regel wordt de spiegelwet genoemd

Herhaling

Je kunt op 2 manieren een teruggekaatste lichtstraal tekenen

De teruggekaatste lichtstraal tekenen

1. Leg je geodriehoek neer zoals in de tekening.
2. Teken de normaal. De normaal staat altijd loodrecht op het vlak van inval (de spiegel).
3. Lees de grootte van de hoek van inval af.
4. Leg je geodriehoek nu langs de andere kant van de normaal.
5. Geef de hoek van terugkaatsing aan.
6. Teken de teruggekaatste lichtstraal.

Herhaling

Geef oefenopdrachten 

Je kunt met de spiegelwet verklaren hoe spiegelbeelden ontstaan 

Het spiegelbeeld tekenen

1. Kies een willekeurig punt L van het voorwerp.
2. Leg je geodriehoek neer zoals in de tekening.
3. Teken het beeldpunt B zo dat beven ver achter de spiegel ligt als L ervoor. 

Herhaling

Je kunt op 2 manieren een teruggekaatste lichtstraal tekenen

De teruggekaatste lichtstraal tekenen (manier 2) 

1. Teken eerst het beeldpunt van L (punt B).
2. Trek een lijn vanuit B (lijn l), eerst gestippeld achter de spiegel, daarna doorgetrokken voor de spiegel.
3. Het doorgetrokken gedeelte voor de spiegel is de teruggekaatste lichtstraal.

Herhaling

Je kunt het gezichtsveld van een spiegel bepalen

 Het gezichtsveld bij spiegels

1. Teken een normaal op elk uiteinde van de spiegel.
2. Teken de twee teruggekaatste lichtstralen naar het oog.
3. Teken nu de twee invallende lichtstralen met behulp van de spiegelwet. Tussen deze twee lichtstralen ligt het gezichtsveld.

Herhaling

Maak de oefen(toets) opdrachten

Herhaling

Maak de oefen(toets) opdrachten

Herhaling

Maak de oefen(toets) opdrachten

Herhaling

Maak de oefen(toets) opdrachten

Herhaling

Maak de oefen(toets) opdrachten

Herhaling

Je kunt beschrijven waar infrarode en ultraviolette straling zich in het spectrum bevinden

Infrarode en ultraviolette straling

Demo

Alle voorwerpen om je heen, maar ook mensen en dieren, zijn bronnen van infrarode straling (ir-straling). Hoe hoger de temperatuur van het voorwerp, des te meer straling het uitzendt. Dat merk je bijvoorbeeld als je een hand voor een hete radiator houdt. Je voelt dat je hand warm wordt, doordat die de infrarode straling van de radiator absorbeert.

Warmtelampen zenden, behalve een beetje rood licht, vooral veel infrarode straling uit. Ze worden veel gebruikt om pasgeboren jonge dieren warm te houden (figuur 1), maar je komt ze ook tegen in terrasverwarmingen en infraroodsauna’s. Mensen en dieren ervaren de straling die deze lampen uitzenden, als ‘aangenaam warm’.

Als je een spectrum maakt van een warmtelamp, vind je de infrarode straling naast het rood. Om dat vast te stellen, kun je een sensor gebruiken die gevoelig is voor infrarode straling. Er bestaan ook infraroodcamera’s, waarmee je infrarode straling kunt fotograferen. De naam ‘infrarood’ betekent letterlijk ‘vóór het rood’.

Je kunt beschrijven waar infrarode en ultraviolette straling zich in het spectrum bevinden

Infrarode en ultraviolette straling

Alle voorwerpen om je heen, maar ook mensen en dieren, zijn bronnen van infrarode straling (ir-straling). Hoe hoger de temperatuur van het voorwerp, des te meer straling het uitzendt. Dat merk je bijvoorbeeld als je een hand voor een hete radiator houdt. Je voelt dat je hand warm wordt, doordat die de infrarode straling van de radiator absorbeert.

Warmtelampen zenden, behalve een beetje rood licht, vooral veel infrarode straling uit. Ze worden veel gebruikt om pasgeboren jonge dieren warm te houden (figuur 1), maar je komt ze ook tegen in terrasverwarmingen en infraroodsauna’s. Mensen en dieren ervaren de straling die deze lampen uitzenden, als ‘aangenaam warm’.

Als je een spectrum maakt van een warmtelamp, vind je de infrarode straling naast het rood. Om dat vast te stellen, kun je een sensor gebruiken die gevoelig is voor infrarode straling. Er bestaan ook infraroodcamera’s, waarmee je infrarode straling kunt fotograferen. De naam ‘infrarood’ betekent letterlijk ‘vóór het rood’.

Je kunt beschrijven waar infrarode en ultraviolette straling zich in het spectrum bevinden

Infrarode straling

• Alle voorwerpen om je heen zijn bronnen van infrarode straling (ir-straling)
  
• Hoe hoger de temperatuur, des te meer straling
• Warmtelampen zenden (vooral) veel infrarode straling uit.
• Infrarood betekent letterlijk: vóór het rood. (Omdat het spectrum zich voor het rood bevind)

Alle voorwerpen om je heen, maar ook mensen en dieren, zijn bronnen van infrarode straling (ir-straling). Hoe hoger de temperatuur van het voorwerp, des te meer straling het uitzendt. Dat merk je bijvoorbeeld als je een hand voor een hete radiator houdt. Je voelt dat je hand warm wordt, doordat die de infrarode straling van de radiator absorbeert.

Warmtelampen zenden, behalve een beetje rood licht, vooral veel infrarode straling uit. Ze worden veel gebruikt om pasgeboren jonge dieren warm te houden (figuur 1), maar je komt ze ook tegen in terrasverwarmingen en infraroodsauna’s. Mensen en dieren ervaren de straling die deze lampen uitzenden, als ‘aangenaam warm’.

Als je een spectrum maakt van een warmtelamp, vind je de infrarode straling naast het rood. Om dat vast te stellen, kun je een sensor gebruiken die gevoelig is voor infrarode straling. Er bestaan ook infraroodcamera’s, waarmee je infrarode straling kunt fotograferen. De naam ‘infrarood’ betekent letterlijk ‘vóór het rood’.

01:35

Waaraan kun je merken dat een hete radiator infrarode straling uitzendt?

1. Door eraan te voelen
2. Door er naar te kijken

03:03

Hoe geeft een afstandsbediening jouw commando's door aan het apparaat?

1. Door uv-straling
2. Door bluetooth
3. Door ir-straling
4. Door elektromagnetische straling

03:05

Freek zegt dat het lekker warm aanvoelt op het terras omdat de ir-straling de lucht op het terras warm maakt. Heeft Freek gelijk?

1. Ja, de lucht wordt verwarmt
2. Nee, je huid en kleding worden verwarmt

04:47

Spaarlampen en ledlampen gaan veel efficiënter om met energie.
Leg uit hoe je dat kunt voelen, als je een hand bij zo'n lamp houdt.

04:47

Een gloeilamp zet elektrische energie om in verschillende soorten straling. In de figuur zie je hoe de opgenomen energie over de verschillende soorten straling wordt verdeeld.
Waaraan zie je dat een gloeilamp niet erg zuinig is met energie?

Je kunt kenmerken benoemen van infrarode en ultraviolette straling.

Toepassingen van infrarode straling

• Afstandsbediening van apparaten 
• Bewegingssensor (in een buitenlamp) 
• Alarminstallaties of winkeldeuren
• Nachtkijkers (in het leger)

Infrarode straling wordt onder andere toegepast in de afstandsbediening van apparaten. In zo’n afstandsbediening zit een led die infrarode straling produceert. Als je op een knopje drukt, zendt de led een reeks infrarode ‘flitsen’ uit. Dit signaal wordt opgevangen door een infraroodsensor in het apparaat en daarna verwerkt door de elektronica.

Van infrarode straling wordt ook gebruikgemaakt in automatische schakelingen. De sensor in een buitenlamp reageert bijvoorbeeld op infrarode straling die door voorbijlopende mensen wordt uitgestraald. De sensor schakelt dan de stroom in, zodat de lamp gaat branden (figuur 2).

Infraroodsensoren vind je ook in alarminstallaties en in winkeldeuren die automatisch openen en sluiten. In het leger worden nachtkijkers gebruikt die onzichtbare infrarode straling omzetten in een zichtbaar beeld

Je kunt beschrijven waar infrarode en ultraviolette straling zich in het spectrum bevinden

Ultraviolette straling

• De zon straalt (behalve licht) ook ultraviolette straling (uv-straling) uit
• Te veel uv-straling is gevaarlijk, je kunt 'verbranden'. Je huidcellen raken dan beschadigd 
• Zonnebrandcrème bevat een uv-filter 

Als je in de zon ligt, valt er behalve licht ook ultraviolette straling (uv-straling) op je huid. Je huid reageert daarop door extra kleurstof aan te maken: je wordt bruin. De kleurstof die je huid bruin kleurt, heeft een beschermende werking. Daardoor kun je langer in de zon blijven als je huid eenmaal bruin is.

Als er te veel ultraviolette straling op je huid terechtkomt, kun je last krijgen van zonnebrand. Je huid wordt dan rood en pijnlijk. Dat is een teken dat je huidcellen beschadigd zijn. Dat is niet alleen vervelend, maar levert ook risico voor je gezondheid op: te veel ultraviolette straling vergroot de kans op huidkanker. Vandaar dat mensen worden opgeroepen ‘verstandig te zonnen’ (figuur 3).

Zonnebrandcrème bevat een uv-filter dat een deel van de ultraviolette straling tegenhoudt. Als je zo’n crème gebruikt, verbrand je minder snel. Op de verpakking staat de beschermingsfactor vermeld. Dit getal geeft aan hoeveel keer langer je in de zon kunt blijven. Een crème met factor 10 maakt die tijd bijvoorbeeld tien keer zo lang. Als je zonder crème 5 minuten kunt zonnen, wordt dat met de crème dus 10 × 5 = 50 minuten.

Je kunt beschrijven waar infrarode en ultraviolette straling zich in het spectrum bevinden

Zonnebrandcrème

• Beschermingsfactor zegt hoeveel keer langer je in de zon kan liggen
• Factor 20 is dus 20x zo lang t.o.v. de periode die jij in de zon kan liggen zonder crème

Als je in de zon ligt, valt er behalve licht ook ultraviolette straling (uv-straling) op je huid. Je huid reageert daarop door extra kleurstof aan te maken: je wordt bruin. De kleurstof die je huid bruin kleurt, heeft een beschermende werking. Daardoor kun je langer in de zon blijven als je huid eenmaal bruin is.

Als er te veel ultraviolette straling op je huid terechtkomt, kun je last krijgen van zonnebrand. Je huid wordt dan rood en pijnlijk. Dat is een teken dat je huidcellen beschadigd zijn. Dat is niet alleen vervelend, maar levert ook risico voor je gezondheid op: te veel ultraviolette straling vergroot de kans op huidkanker. Vandaar dat mensen worden opgeroepen ‘verstandig te zonnen’ (figuur 3).

Zonnebrandcrème bevat een uv-filter dat een deel van de ultraviolette straling tegenhoudt. Als je zo’n crème gebruikt, verbrand je minder snel. Op de verpakking staat de beschermingsfactor vermeld. Dit getal geeft aan hoeveel keer langer je in de zon kunt blijven. Een crème met factor 10 maakt die tijd bijvoorbeeld tien keer zo lang. Als je zonder crème 5 minuten kunt zonnen, wordt dat met de crème dus 10 × 5 = 50 minuten.

Je kunt toepassingen noemen van infrarode en ultraviolette straling/Je kunt beschrijven waar infrarode en ultraviolette straling zich in het spectrum bevinden/Je kunt uitleggen wat de gevaren zijn van uv-straling

UV-lampen

• Er zijn lampen die vooral uv-straling uitzenden: uv-lampen
• Zonnebanken en blacklightlampen 
• Deze lampen geven ook een beetje violet licht
• Ultraviolet betekent letterlijk: 'voorbij het violet'
• uv-straling kan sommige stoffen sterk oplichten: fluoresceren 
• Onder een uv-lamp licht fluorescerende inkt op (bv bij bankbiljet) 

Er zijn lampen die vooral ultraviolette straling uitzenden. Denk aan de uv-lampen in zonnebanken en de blacklightlampen in discotheken. Behalve ultraviolette straling geven deze lampen ook een beetje violet licht. Aan dit violette licht kun je uv-lampen en blacklightlampen herkennen.

Als je een spectrum maakt van een uv-lamp, vind je de ultraviolette straling naast het violet. Dat kun je nagaan door de hoeveelheid ultraviolette straling te meten met een uv-sensor. De naam ‘ultraviolet’ betekent letterlijk ‘voorbij het violet’ (figuur 4).

Ultraviolette straling kan sommige stoffen sterk oplichten. Dit wordt fluoresceren genoemd. Fluorescerende stoffen worden onder andere toegepast in tl-buizen en bankbiljetten. Onder een uv-lamp licht de fluorescerende inkt van een echt bankbiljet duidelijk op; een vervalsing waarvoor geen fluorescerende inkt gebruikt is, doet dat niet (figuur 5).

Je kunt de eigenschappen van drie soorten uv-straling noemen

Drie soorten ultraviolette straling

Uv-A-straling en uv-B-straling kunnen door de huid dringen. Uv-C-straling bereikt de aarde niet.

• Uv-A-straling: grootste deel van de uv-straling. Deze straling wordt niet tegengehouden door bewolking of glas. Ze veroorzaakt huidveroudering, rimpels, huidvlekjes en melanoom, de gevaarlijkste vorm van huidkanker. 
• Uv-B-straling: klein gedeelte (ongeveer 2%) van uv-straling. Hoogtepunt tussen 12 en 15 uur. Uv-B-straling zorgt voor een bruine tint van de huid en voor de aanmaak van vitamine D. De uv-B-straling van de zon beschadigt daarnaast de buitenste laag van de huid, veroorzaakt zonnebrand en vergroot de kans op huidkanker.
  
• Uv-C-straling: wordt tegengehouden door de ozonlaag en bereikt de aarde dus niet. Gelukkig, want deze straling is bijzonder gevaarlijk voor de huid en de ogen. Uv-C-straling zet zuurstof om in ozon en draagt bij tot het in stand houden van de ozonlaag.

De voornaamste bron voor ultraviolette straling op aarde is de zon. Alle uv-straling is schadelijk voor de huid (figuur 6). Uv-A-straling en uv-B-straling kunnen door de huid dringen. Uv-C-straling bereikt de aarde niet.

• Uv-A-straling vormt het grootste deel van de ultraviolette straling. Deze straling wordt niet tegengehouden door bewolking of glas en ze is het hele jaar door aanwezig. Ze veroorzaakt huidveroudering, rimpels, huidvlekjes en melanoom, de gevaarlijkste vorm van huidkanker. Uv-A-straling veroorzaakt ook het verkleuren van stoffen en verf.

• Uv-B-straling vormt een klein gedeelte (ongeveer 2%) van de ultraviolette straling. In Nederland bereikt deze straling haar hoogtepunt tussen 12 en 15 uur. Uv-B-straling zorgt voor een bruine tint van de huid en voor de aanmaak van vitamine D. Maar de uv-B-straling van de zon beschadigt daarnaast de buitenste laag van de huid, veroorzaakt zonnebrand en vergroot de kans op huidkanker.

• Uv-C-straling wordt tegengehouden door de ozonlaag en bereikt de aarde dus niet. Gelukkig maar, want deze straling is bijzonder gevaarlijk voor de huid en de ogen. Uv-C-straling zet zuurstof om in ozon en draagt bij tot het in stand houden van de ozonlaag.

Doel: het effect van licht van één kleur laten zien.

Nodig: een natriumlamp, vellen gekleurd papier. (Via de gemeente kun je waarschijnlijk wel aan een natriumlamp voor straatverlichting komen.)

Uitvoering: Zet de lamp op tijd aan (het duurt even voordat hij het gewenste felle gele licht geeft.) Verduister het lokaal. Doe het gewone licht uit als de lamp goed brandt. Laat de leerlingen raden welke kleur de vellen papier hebben. Doe nu het licht aan (natriumlamp laten branden) en laat ze zien wat de werkelijke kleur is.

Doe het licht weer uit. Laat een leerling met een veelkleurige trui of iets dergelijks bij de lamp komen staan. Bespreek met de leerlingen welk effect de lamp heeft.

N.B. Een natriumlamp geeft, behalve de bekende Na-lijn met een golflengte van 589 nm, ook nog zwak licht met andere golflengten. Dit komt doordat de lamp ook startgassen bevat.

Doel: het effect van licht van één kleur laten zien.

Nodig: een natriumlamp, vellen gekleurd papier. (Via de gemeente kun je waarschijnlijk wel aan een natriumlamp voor straatverlichting komen.)

Uitvoering: Zet de lamp op tijd aan (het duurt even voordat hij het gewenste felle gele licht geeft.) Verduister het lokaal. Doe het gewone licht uit als de lamp goed brandt. Laat de leerlingen raden welke kleur de vellen papier hebben. Doe nu het licht aan (natriumlamp laten branden) en laat ze zien wat de werkelijke kleur is.

Doe het licht weer uit. Laat een leerling met een veelkleurige trui of iets dergelijks bij de lamp komen staan. Bespreek met de leerlingen welk effect de lamp heeft.

N.B. Een natriumlamp geeft, behalve de bekende Na-lijn met een golflengte van 589 nm, ook nog zwak licht met andere golflengten. Dit komt doordat de lamp ook startgassen bevat.

Schrijf 3 dingen op die je deze les hebt geleerd.

Stel 1 vraag over iets dat je nog niet zo goed hebt begrepen.