Hoofdstuk 5 nask1(natuurkunde)

§ 5.1: Licht, schaduw en spiegels

Licht

Een voorwerp dat zelf licht geeft, noem je een directe lichtbron; het licht gaat direct van het voorwerp naar je ogen, zodat je het kan zien. Denk bijvoorbeeld aan een lamp of de zon.

Voorwerpen die niet zelf licht geven, noem je indirecte lichtbronnen; het licht weerkaatst naar je ogen, waardoor je het kan zien. Denk bijvoorbeeld aan een spiegel, de maan of een kruk.

Door lichtstralen kan je zien hoe licht van een lichtbron vandaan beweegt. Als je meerdere stralen hebt, noem je dat een lichtbundel.

Bij een indirecte lichtbron, weerkaatst niet al het licht dat erop valt. Het licht wordt deels geabsorbeerd en deels diffuus (in alle richtingen) teruggekaatst.

Schaduw

Het licht van een directe lichtbron wordt geabsorbeerd en teruggekaatst, maar het deel dat daardoor niet belicht kan worden, blijft donker.

Neem bijvoorbeeld een tafel en een lamp die erboven hangt.  Het licht valt op de tafel en schijnt er dus recht op. De tafel absorbeert dat gedeeltelijk en kaatst het ook weer terug. Maar bij het gedeelte onder de tafel komt niets, omdat de tafel dat geabsorbeerd heeft. Het blijft dus daar wel donker en dat donkere noemen wij schaduw.

Randstralen zijn de lichtstralen die net niet door het voorwerp worden tegengehouden.

Spiegel

Een spiegel bestaat uit een glasplaat waarop een dun laagje metaal is aangebracht. Dat metaal weerkaatst ongeveer 80 % van het opvallende licht en omdat het metaal erg glad is, wordt het licht niet diffuus, maar spiegelend weerkaatst.

Op de afbeelding in de bijlage zie je hoe een spiegel een lichtstraal weerkaatst. Op de plaats waar de lichtstraal de spiegel raakt, is de normaal (de plaats waar de lichtstraal de spiegel raakt) getekend.

Hoek van inval = hoek van terugkaatsing
/ i = / t ( / = hoek )
Deze regel wordt de spiegelwet genoemd.

Een spiegelbeeld (een beeld van je eigen wereld achter de spiegel) is een virtueel beeld.

Je gezichtsveld is het gebied dat je via de spiegel kunt overzien.

§ 5.2: Van infrarood tot ultraviolet

De kleuren van de regenboog (rood, oranje, geel, groen, blauw en violet) noem je het spectraal. De kleuren zelf noem je zelf spectraalkleuren, zuivere kleuren, die je niet verder kunt splitsen.

Een spectrum maak je met een prisma. Het prisma splitst de bundel met wit licht tot spectraalkleuren (de kleuren van de regenboog). Omgekeerd is ook mogelijk; als je de spectraalkleuren samenvoegt, krijg je een bundel wit licht.

Spectroscoop

Met een spectroscoop zie je alle kleuren van het licht.

Als je een rood T-shirt in rood, geel, wit en blauw licht zet, gaat de kleur rood mengen met het licht. Je ogen kunnen het verschil niet zien tussen de mengkleur en spectraalkleur rood. De zon zendt behalve licht ook UV-straling (ultraviolette straling).

In het spectrum van zonlicht vind je ook ultraviolet; dat zit naast het violet. Ultraviolet betekent ook letterlijk 'voorbij het violet'. Het spectrum van zonlicht is dus eigenlijk: rood, oranje, geel, groen, blauw, violet en ultraviolet. Wij als mensen kunnen deze straling niet zien, maar sommige dieren kunnen dit wel.

UV-straling kan sommige stoffen sterk laten oplichten. Het oplichten van dergelijke stoffen noem je fluoresceren. De stof absorbeert UV-straling en geeft daarvoor in de plaats zichtbaar licht af, zoals het geval is bij bijvoorbeeld bankbiljetten.

In de zomer zorgt de UV-straling dat je huid verkleurd (tenzij je een wat donkerder persoon bent). Je wordt bruin als je verstandig zont en rood als je te veel straling krijgt (een overdosis aan straling). Het is verstandig voorzichtig te zonnen, want zonnebrand is niet alleen vervelend en pijnlijk als je erop drukt, maar vergroot ook de kans op huidkanker.

Daarom moet je je insmeren met zonnebrandcrème, want die houdt een deel van de UV-straling tegen. Door het gebruik van zo’n crème verbrand je minder snel. Als je op de verpakking kijkt, staat de beschermingsfactor. Dat getal geeft aan hoeveel keer je langer in de zon kan blijven, dus als je factor tien pakt, kun je tien keer langer in de zon blijven dan wanneer je je niet had ingesmeerd. Dus stel je kunt zes minuten oningesmeerd in de zon zitten, voordat je verbrandt, dan kun je na gebruik van een factor 10 zonnebrandcrème 60 minuten in de zon zitten.

Infrarood

De zon zendt licht en UV-straling, maar ook infraroodstraling (IR-straling) uit. Infrarood staat in het spectrum van de zon naast het rood; infrarood betekent letterlijk 'voor het rood'. Dus het spectrum van de zon is eigenlijk: infrarood, rood, oranje, geel, groen, blauw, violet en ultraviolet.

Alle voorwerpen om je heen zenden IR-straling uit. Hoe hoger de temperatuur van de voorwerpen, hoe meer IR-straling het voorwerp uitzendt. IR-straling wordt ook wel warmtestraling genoemd. Je kunt deze straling fotograferen met een infraroodcamera, de foto die dan ontstaat, noem je een warmtebeeld of thermogram. Infraroodsensoren zijn gevoelig voor infrarood (dit verklaart de naam); deze sensor wordt gebruikt in inbraaksystemen en in automatische buitenlampen.

§ 5.3 beelden maken met een lens

Lenzen (zie bijlage voor afbeeldingen) zijn schijfjes van glas of kunststof. Je vindt ze in allerlei apparaten: camera’s, verrekijkers, beamers en ook in je telefoon. Een lens is ontworpen om licht op een bepaalde manier van richting te veranderen, dat noem je het licht breken.

Positieve lens

Negatieve lens

Dikkere plek

Midden

Randen

Bijnaam

Bolle lens

Holle lens

Lichtbreking bij positieve lenzen

Na de lens bewegen de lichtstralen naar elkaar toe; dat noem je een convergente lichtbundel. Hierdoor komt er te veel warmte op een punt en kan het door branden. Het punt waar alle lichtstralen samen komen noem je het brandpunt.

Lichtbreking bij negatieve lenzen

Achter de lens beweegt het licht uit elkaar; dit noem je een divergente lichtbundel. Een negatieve lens heeft ook een brandpunt; dit brandpunt zit alleen niet achter, maar voor de lens (zie op de afbeelding in de bijlage de letter f).