Optica 5

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

CHECK-IN

Ontdek je blinde vlek:

Teken een plus links en een bolletje rechts op een strook papier.

Hou de strook met de plus voor je rechter oog. Dek je linker oog af.

Beweeg het papier in de richting van je oog.

Teken dit nog een keer met lijnen om het bolletje (zie voorbeeld).

Doe verder als hierboven.

De blinde vlek is een deel van het netvlies achter in het oog van gewervelden, waar de gezichtszenuw het oog verlaat. Hier ontbreken fotoreceptoren, waardoor het corresponderende deel van het gezichtsveld niet wordt waargenomen. 

De lichtstralen vanuit het bolletje of de spatie vallen op een bepaalde afstand in de blinde vlek van het oog. Dit is de plaats waar de oogzenuw het oog verlaat. Zo liggen er geen cellen die het licht opvangen en nemen we daar niets waar. Je oog corrigeert die vlek door te kijken naar de informatie van de cellen die wel licht waarnemen. Daarom zien we bij strip 1 een witte vlek op de plaats van het bolletje en bij strip 2 een zwarte streep

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

-huiswerk

- O5

Spectrum van zichtbaar licht

de golflengte van het licht hangt samen met de kleur.

dit is het spectrum van zichtbaar licht met daarin alle kleuren die in wit licht voorkomen.

varieert van ongeveer 380 nm voor violet licht tot ongeveer 750 nm voor rood licht

Huiswerk

Opdracht 41

De dichtstbijzijnde ster buiten ons zonnestelsel is Proxima

Centauri. Stel dat je contact probeert te krijgen met

bewoners van planeten rond deze ster met behulp van

lichtsignalen.

a Bereken hoe lang je na het versturen van zo’n signaal

minimaal op antwoord moet wachten.

Proxima Centauri staat op een afstand van 4,0 ∙ 1016 m (Binas tabel 32).

Het lichtsignaal moet heenreizen, maar de eventuele bewoners moeten ook een signaal terugsturen om antwoord te krijgen:

s = 2 × 4,0 ∙ 10 16 = 8,0 ∙ 10 16 m

t = s/v = s/c = 8,0 10 16 / 2,99810⋅⋅ = 2,67 ∙ 10 8 s = 8,5 y

een lichtjaar is de afstand die licht in een jaar aflegt

Blauwverschuiving/roodverschuiving

De golflengte is kleiner geworden en dus verschoven in de richting van het blauwe deel van het spectrum. Blauwverschuiving treedt op bij lichtbronnen die ons naderen. De ster komt naar ons toe.

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

blauw heeft een kleinere golflengte dan rood

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.

Leerdoelen

Aan het eind van de les kun je:

• de functie noemen van de verschillende soorten lichtcellen van je netvlies;

• bepalen welke kleurindruk ontstaat als je oog licht van bepaalde golflengten ontvangt;

• uitleggen hoe de kleur van een voorwerp tot stand komt;

• het verschil uitleggen tussen additieve en subtractieve kleurmenging;

• de kleurendriehoek gebruiken.

Netvlies

• netvlies: hierop ontstaan de beelden
• bevat 2 soorten lichtgevoelige cellen: de staafjes en de kegeltjes

De staafjes zijn het gevoeligst: ze kunnen licht waarnemen met lage intensiteit, maar

ze kunnen geen kleuren onderscheiden. De kegeltjes onderscheiden wel kleuren, maar zijn

juist niet zo gevoelig. Daarom zie je in het donker minder kleuren.

Staafjes en kegeltjes

De staafjes zijn het gevoeligst: ze kunnen licht waarnemen met lage intensiteit, maar ze kunnen geen kleuren onderscheiden. 

De kegeltjes onderscheiden wel kleuren, maar zijn juist niet zo gevoelig. Daarom zie je in het donker minder kleuren.

Drie typen kegeltjes: A, B en C.

 Type A is vooral gevoelig in het

blauwviolette gebied, type B in het groengele en type C in het oranjerode. Als er monochromatisch licht van 600 nm op je oog valt, worden je A-kegeltjes niet aangesproken, de

B-kegeltjes voor 30% en de C-kegeltjes voor 75% van hun maximum.

Op je netvlies zitten lichtgevoelige cellen: staafjes en kegeltjes. Er zijn drie soorten kegeltjes die ieder een andere gevoeligheid hebben voor verschillende golflengtes van het licht. Een kleurwaarneming is gekoppeld aan de verhouding waarin de drie typen kegeltjes prikkels voelen.

De verschillende typen kegeltjes zijn met aparte zenuwen met de hersenen verbonden. Als

kind heb je geleerd ‘(oranje)rood’ te zeggen als de A-, B- en C-kegeltjes in deze verhoudingen

worden aangesproken. Bij licht van 550 nm voelen de A-kegeltjes niets en de B- en

C-kegeltjes evenveel. Je hersenen koppelen hieraan de kleur geelgroen (zie ook Binas tabel

19A). Stel je krijgt licht in je oog van twee golflengten, namelijk van 520 nm (groen) en

620 nm (oranjerood). De eerste soort licht spreekt de B-kegeltjes wat meer aan, de tweede

juist de C-kegeltjes. In totaal voelen de B- en C-kegeltjes door dit gemengde licht (ongeveer)

evenveel. De hersenen zullen hieraan de kleur ‘geel’ koppelen. Rood en groen licht

neem je samen waar als geel licht. Hoe je een kleur waarneemt heeft dus niet alleen met

de golflengten te maken, maar ook met hoe de kegeltjes werken en hoe je hersenen dat

interpreteren.

Als er monochromatisch

licht van 600 nm op je oog valt, worden je A-kegeltjes niet aangesproken, de

B-kegeltjes voor 30% en de C-kegeltjes voor 75% van hun maximum.

Kegeltjes zijn er in drie typen: A, B en C. In figuur O.37 (en in Binas tabel 27A2) zie je hoe de gevoeligheid van elk type afhangt van de golflengte. Type A is vooral gevoelig in het

blauwviolette gebied, type B in het groengele en type C in het oranjerode. 

Additieve menging

Als er meerdere golflengten tegelijkertijd in je oog vallen, moet je de verhoudingen van de gevoeligheden optellen. 

Door additieve menging van drie basiskleuren

licht kunnen diverse kleuren ontstaan van 

spectrale of 

aspectrale kleuren. 

aspectrale kleuren komen niet voor in dit figuur.

Het licht van 535 nm spreekt kegeltjestype A niet aan, B het meest en C iets minder. Het licht van 570 nm spreekt A niet aan, C het meest en B iets minder.

In totaal wordt A dus niet aangesproken en B en C (ongeveer) evenveel. Je oog neemt dus een kleur waar die overeenkomt met licht van 552 nm en neemt dus de kleur geelgroen waar.

AHW

Maak opdracht 45 en 49.

a Je netvlies bevat staafjes en kegeltjes.

b De staafjes zijn het gevoeligst. Alleen de kegeltjes kunnen kleuren waarnemen.

c De kleurindruk die een spectrale kleur in je hersenen achterlaat, komt overeen met die van het licht van één golflengte. Dat geldt voor een aspectrale kleur niet: zo komt bruin niet voor als monochromatische kleur in het spectrum van wit licht.

Kleurenblindtest

Selectieve absorptie en reflectie

Als je, zoals in zonlicht alle golflengten mengt, krijg je wit licht.

Als wit zonlicht op een gele sjaal valt, absorbeert de sjaal een deel van de golflengten: selectieve absorptie 

en de andere golflengten worden weerkaatst: selectieve reflectie

wit

Reflectiekromme

hoe meer golflengten een voorwerp weerkaatst, hoe helderder het voorwerp.

Reflectiekromme

hoe meer golflengten een voorwerp weerkaatst, hoe helderder het voorwerp.

Subtractief mengen

Als licht door kleurfilters gaat, blijven alleen de golflengten over die beide filters doorlaten.

Hoe meer kleuren je wegfliter, hoe donkerder het resultaat.

Het licht van verschillende golflengten wordt nu van elkaar afgetrokken. Dit treedt ook op bij het mengen van verfstoffen.

(bij additief mengen tel je het bij elkaar op)

als je twee verfstoffen mengt, absorbeert de gemengde verf de kleuren die de ene soort verf absorbeert en de kleuren die de andere soort absorbeert. De gemengde verf reflecteert dus minder licht. Ook bij het mengen van verf heb je te maken met subtractieve kleurmenging. 

dit treedt ook op bij het mengen van verfstoffen

Bij lichtmenging geldt: Hoe meer kleuren, hoe meer licht. Het midden van het beeld is daarom het meest helder en wit. Deze vorm van kleurmenging wordt additieve kleurmenging genoemd (additief betekent optellen). Bij het mengen van licht gelden rood, groen en blauw als de primaire kleuren. Andere kleuren ontstaan door het mengen van rood, groen en blauw in verschillende verhoudingen.

In afbeelding 2 zie je hoe de kleuren ontstaan als waterverf van de printer gemengd wordt (op een witte achtergrond zoals papier). De basiskleuren zijn geel, magenta en cyaan. De mengkleuren zijn rood, groen en blauw. Bij verfmenging geldt: Hoe meer kleuren, hoe minder licht. Het midden van het beeld is daarom het meest donker en zwart. Deze vorm van kleurmenging wordt subtractieve kleurmenging genoemd (subtractief betekent aftrekken).

Verf absorbeert de meeste kleuren en weerkaatst een beetje: dat is de kleur die je ziet. Gele verf weerkaatst rood en groen, maar absorbeert blauw. Magenta weerkaatst rood en blauw, maar absorbeert groen. Als je gele verf mengt met magenta, dan worden er meer kleuren geabsorbeerd, in dit geval groen en blauw. Beide soorten weerkaatsen rood, dus de mengkleur van gele verf en magenta verf is rood. 

AHW

Maak opdracht 46, 52 en 53.

Tussendoor wat demo van bureaublad.

52

a blauw, groen, geel, rood

b Nee, want volgens het model bestaat licht uit fotonen. Fotonen hebben de lichtsnelheid en kunnen dus geen massa hebben.

c rood, geel, groen, blauw

Leerdoelen

Je kunt nu:

• de functie noemen van de verschillende soorten lichtcellen van je netvlies;

• bepalen welke kleurindruk ontstaat als je oog licht van bepaalde golflengten ontvangt;

• uitleggen hoe de kleur van een voorwerp tot stand komt;

• het verschil uitleggen tussen additieve en subtractieve kleurmenging;

• de kleurendriehoek gebruiken.

Huiswerk: maak opdracht 46, 52 en 53.