Licht: Inleiding Opdracht 1. Schaduw van een lichtbron Tussen een lichtbron

(1)

Licht: Inleiding

Opdracht 1. Schaduw van een lichtbron

Tussen een lichtbron en een scherm staat een voorwerp. Daardoor ontstaat een schaduw van het voorwerp op het scherm.

a) Laat zien waar licht op het

scherm valt en waar schaduw. scherm

b) Wat gebeurt er met de schaduw als de lichtbron

verder van het voorwerp staat?

c) Hoe groot is de schaduw als de

lichtbron héél ver weg staat? lichtbron

voorwerp

Opdracht 2. Schaduw van twee lichtbronnen

Tussen twee lichtbronnen en een scherm staat een voorwerp. Daardoor ontstaat een schaduw van het voorwerp op het scherm. Op de bijschaduw valt licht van één van de twee lichtbronnen, op de kernschaduw valt helemaal geen licht.

Laat zien waar licht op het scherm valt, waar bijschaduw en waar kernschaduw.

scherm

lichtbronnen

voorwerp

(2)

Licht: Vlakke spiegel 3hv

Opgave 1.

a) Construeer het beeld;

b) Laat met een constructie zien, welk deel van het beeld door oog O wordt

waargenomen.

Opgave 2.

Een spiegeltje is 3 (grote) hokjes lang. Op 2 hokjes voor de spiegel en 1 hokje onder de bovenrand bevindt zich een (puntvormig) oog.

Maak hieronder een tekening en laat zien wat het oog via de spiegel kan zien (gezichtsveld).

Opgave 3.

Karin wil zich helemaal zien.

a) Schets het spiegelbeeld;

b) Laat met een constructie zien hoe groot de passpiegel minimaal moet zijn.

Passpiegel Spiegel Oog

Voorwerp

(3)

Licht: Twee vlakke spiegels 3hv

Met potlood en geodriehoek. Teken alle hulplijntjes en pijltjes!

Opgave 1. Twee haakse spiegels _{Spiegel 2}

a) Teken de spiegelbeelden van het voorwerp die het oog in spiegel 2 ziet;

b) Teken de lichtstralen van de bovenkant

van het voorwerp naar het oog. ^Oog

Voorwerp

Spiegel 1

Opgave 2. De periscoop

Spiegel 1

Oog

Voorwerp

Spiegel 2

a) Teken het spiegelbeeld van het voorwerp dat het oog in spiegel 2 ziet;

b) Teken de lichtstralen van de bovenkant van het voorwerp naar het oog;

c) Teken de lichtstralen van de onderkant van het voorwerp naar het oog.

Opgave 3. Twee evenwijdige spiegels

a) Teken 2 spiegelbeelden van het voorwerp die het oog in spiegel 2 ziet;

b) Teken de lichtstralen van de bovenkant van het voorwerp naar het oog.

c) Hoeveel spiegelbeelden ziet het oog in spiegel 2?

Spiegel 2

Oog

Spiegel 1

Voorwerp

(4)

Licht: Holle paraboolspiegel 3hv

1. Holle paraboolspiegels geven een scherp beeld.

2. Het beeld hangt af van de plaats van het voorwerp ten opzichte van het brandpunt.

3. Er zijn 5 verschillende gevallen.

4. Teken telkens het beeld en beantwoord de vragen a), b) en c)

a) Rechtopstaand/omgekeerd, b) Reëel/virtueel, c) Vergroting =

(5)

(6)

Spiegel Bol 3hv

1. Bolle paraboolspiegels geven een ook scherp beeld.

2. Het beeld hangt af van de plaats van het voorwerp ten opzichte van het brandpunt.

3. Teken telkens het beeld en beantwoord de vragen a), b) en c)

(7)

Breking vanuit stof 3hv

Gebruik je formulekaart! Doe de berekeningen met LOPUC!

Opdracht 1

Een lichtstraal breekt van water naar lucht. De lichtstraal heeft een hoek van inval van

30

^o. a) Bereken de hoek van breking;

b) Teken deze situatie.

c) Is dit breking naar de normaal toe, of van de normaal af?

Opdracht 2

Een lichtstraal breekt van een doorzichtig materiaal naar lucht met een hoek van inval van

40

en een hoek van breking van

55

.

o

a) Bereken de brekingsindex van het doorzichtige materiaal;

Opdracht 3

Een lichtstraal breekt van perspex naar lucht met een hoek van breking van

40

^o.

a) Bereken de hoek van inval;

(8)

Breking vanuit lucht 3hv

Opdracht 1

Een lichtstraal breekt van lucht naar een doorzichtig materiaal. De lichtstraal heeft een hoek van inval van

50

^o en een hoek van breking van

30

^o.

a) Bereken de brekingsindex;

Opdracht 2

Een lichtstraal breekt van lucht naar perspex met een hoek van breking van

20

^o.

a) Bereken de hoek van inval;

Opdracht 3

Lucht Glas

i

6,0 cm r

x

Een lichtstraal valt onder een hoek van 50⁰ op een “planparallelle” glasplaat met een dikte van 6,0 cm.

Voer de berekening op de achterkant uit.

a) Bereken de hoek van breking.

b) Laat met een berekening zien, dat de lichtstraal die op het glas valt evenwijdig is met de lichtstraal die uit het glas komt.

VWO

c) Bereken de verticale afstand

x

tussen de lichtstraal die op het glas valt en de lichtstraal die uit het glas komt.

(9)

Grenshoek 3hv

Opdracht 1

Een lichtstraal breekt van een doorzichtig materiaal naar lucht. De hoek van inval ( ) is gelijk aan de grenshoek.

55

o

a) Bereken de brekingsindex;

Opdracht 2

Diamanten ( ) flonkeren omdat de meeste lichtstralen die op een diamant vallen er ook weer uitkomen. Een lichtstraal valt loodrecht op een diamant met een hoek .

4 ,

diamant

= 2 n

45

o

α =

a) Bereken de grenshoek van diamant.

Lucht

Diamant α

b) Teken het verdere stralenverloop en leg uit waarom het verloop zo is.

Opdracht 3

Lucht Glas

De grenshoek van glas is 60,4^o.

a) Teken een lichtstraal die onder die grenshoek invalt;

b) Teken de uitgaande lichtstraal;

c) Beredeneer of het mogelijk is dat een lichtstraal, die op een planparallelle plaat glas valt, niet meer uit het glas komt.

(10)

Licht oefentoets 3hv

Zie ommezijde voor opgave 3 en 4 Opgave 1

Spiegel 2

Twee vlakke spiegels maken een hoek van 90^o met elkaar.

a) Teken de spiegelbeelden van het voorwerp die het oog in spiegel 2

ziet; ^Oog

b) Teken de lichtstralen van de bovenkant van het voorwerp naar het oog.

Voorwerp

Spiegel 1

Opgave 2

In de onderstaande figuur staat een pijl P voor een parabolische spiegel S. De spiegel heeft brandpunt F.

a) Teken het beeld van deze spiegel;

b) Leg uit of dit beeld reëel of virtueel is;

c) Leg uit of het beeld rechtopstaand of omgekeerd is;

d) Bereken met welke factor het beeld vergroot (verkleind) is.

(11)

Opgave 3

Een planparallelle plaat kunststof heeft een brekingsindex n lucht-glas van 1,6. Op deze plaat valt een lichtstraal.

Bereken en teken het vervolg van de lichtstraal;

Opgave 4

In een zaklantaarn zit een positieve lens. Het puntvormige lampje L zit precies op een brandpunt van de lens.

Teken het vervolg van de drie lichtstralen.

+

L

E I N D E

(12)

Practicum breking van lucht naar perspex 3hv

a) Lees eerst de hele opdracht b) Sluit de voeding en de lichtbron aan c) Maak de lichtbundel smal

d) Gebruik de kaart met gradenboog

e) Meet voor de hoek van breking (

r

) bij elke hoek van inval (

i

) uit de meettabel f) Reken sini uit voor elke hoek van inval (

i

) en zet in de grafiektabel

g) Reken sinr uit voor elke hoek van breking (

r

) en zet in de grafiektabel h) Maak de grafiek

i) Bepaal de brekingsindex van perspex met behulp van de grafiek

Meettabel Grafiektabel i (

^o

) r (

^o

) sin i sin r

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 sin

i

sin

r

(13)

Practicum breking 3hv

0 0

90

90 Hoek van inval (i⁾

Hoek van t

erugkaa

tsing (t₎ ^Ho

ek van b

reking (r⁾ Normaal Grensvlak

1. Plak de kaart met plakband op de tafel;

2. Leg de platbolle lens nauwkeurig neer:

a) Practicumproef breking van lucht Æ perspex:

Practicumproef breking van perspex Æ lucht:

b) Met de platte kant op het grensvlak;

c) Met het midden van de platte kant op de normaal;

3. Meet alle hoeken vanaf de normaal (0^o).

4. Controleer dat bij een hoek van inval van 45^o de hoek van terugkaatsing 45^o is;

(14)

Practicum breking van perspex naar lucht 3hv

Opdracht voor een cijfer (telt 2 x mee)

1. Meet voor elke hoek van inval

i

de hoek van breking

r

i (

^o

) r (

^o

)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 2. Meet de grenshoek g.

g (

^o

)

3. Maak een verslag volgens de verslagnorm Voorblad Onderzoekstitel, Datum, Namen Inleiding Korte uitleg van de proef

Doelstelling

o Bepalen van de brekingsindex van perspex met behulp van de wet van Snellius o Bepalen, berekenen en vergelijken van de grenshoek

Meetopstelling

o Benodigdheden o Tekening

o Uitleg: wat is breking, normaal, hoek van inval, hoek van breking, hoek van terugkaatsing en grenshoek?

Meetresultaten

o Tabel met de meetresultaten (

i

en

r

) en de grenshoek (

g

) Verwerking

o Hoe maak je de (

sin r sin , i

)-grafiek met de meetresultaten?

o Hoe bepaal je de brekingsindex van perspex uit de (

sin r sin , i

)-grafiek?

o Wat komt er uit jouw brekingsindex van perspex o Hoe meet je de grenshoek?

o Hoe bereken je grenshoek als je de brekingsindex van perspex kent?

o Is de gemeten grenshoek (precies) gelijk aan de berekende grenshoek?

Samenvatting

o Wat moest je volgens je de doelstelling doen?

o En wat is er bij de verwerking uitgekomen?

Inleveren: Volgens afspraak

Niveau: Een leerling uit 2VWO moet jullie verslag snappen.

Bonuspunt:

o Als je verslag in Word is geschreven,

o Als je gebruik maakt van de vergelijkingseditor en o Als je een grafiek maakt met een grafiekenprogramma.

o Op de site staat een grafiek in Excel.

o Excel staat thuis waarschijnlijk niet op jouw computer.

(15)

Licht – Lenzenproef 3hv

Opgave 1

Laat een smalle lichtstraal langs de hoofdas op een lens vallen.

O Hoofdas

(Optische as) +

Invallende lichtstraal

Teken het vervolg van de lichtstraal.

O Hoofdas

(Optische as) +

Opgave 2

Laat een smalle lichtstraal langs een bijas met een hoek van

20

⁰ op een lens vallen.

20^o

Bijas

Opgave 3

O

Hoofdas (Optische as) +

Laat een smalle lichtstraal langs een bijas met een hoek van

40

⁰ op een lens vallen.

40^o

Bijas

Opgave 4

Beschrijf het verloop van de lichtstralen in je eigen woorden.

(16)

Licht – Lenzenproef 3hv

Opgave 5

O Hoofdas

(Optische as) +

Evenwijdig invallende lichtstralen

F2

Laat een bundel evenwijdige lichtstralen evenwijdig met de hoofdas op een lens vallen.

Teken het verloop van de stralen. Meet de afstand tussen O en het snijpunt van de stralen (F₂).

OF2 = _________ cm

O Hoofdas

(Optische as) +

Evenwijdig invallende lichtstralen

F2

Opgave 6

Laat een bundel evenwijdige lichtstralen evenwijdig met een bijas hoek van op een lens vallen.

30

0

30⁰

Teken het verloop van de stralen.

Bijas

Opgave 7

Beschrijf het verloop van de lichtstralen in je eigen woorden.

Opgave 8

Deze opgave kun je niet met het lichtkastje doen.

O Hoofdas

(Optische as) +

Bijas Divergerende

lichtstralen F2

F₁

Er schijnt een divergerende stralenbundel vanuit punt (F1) op een lens. Teken het verdere

verloop van de stralenbundel.

Tip: vergelijk deze opgave met de tekening van opgave 5.

Opgave 9

Verklaar de betekenis van F1O en OF2.

(17)

Licht: Lenzen constructie 3hv

F1 F2 F3

F₁ F2 F₃

F1 F₂ F3

Opgave 1.

De linker lens heeft brandpunten F₁ en F₂. De rechter lens heeft brandpunten F₂ en F₃. Construeer het verdere verloop van de stralen.

Opgave 2.

De linker lens heeft brandpunten F1 en F2. De rechter lens heeft brandpunten F₂ en F₃. Construeer het verdere verloop van de stralen.

Opgave 3.

De linker lens heeft brandpunten F1 en F₂. De rechter lens heeft brandpunten F2 en F3. Construeer het verdere verloop van de stralen.

Opgave 4.

De linker lens heeft brandpunten F₁ en F₂. De rechter lens heeft brandpunten F2 en F3. Construeer het verdere verloop van de stralen.

(18)

Licht: Lenzen de 5 gevallen 3hv

Z.O.Z.

Opdracht 1. Het voorwerp staat op meer dan 2x de brandpuntsafstand a) Teken het beeld.

L

^’

+

b) Noem de 3 kenmerken:

• Reëel / virtueel

• Rechtopstaand / omgekeerd

• Vergroting =

F

1

F

2

c) Bedenk uit het dagelijkse leven een voorbeeld dat op deze situatie lijkt.

L

Opdracht 2. Het voorwerp staat op 2x de brandpuntsafstand a) Teken het beeld.

L

^’

+

• Vergroting =

F

1

F

2

L

Opdracht 3. Het voorwerp staat tussen 2x en 1x de brandpuntsafstand a) Teken het beeld.

+

• Vergroting =

d) Bedenk uit het dagelijkse leven een voorbeeld dat op deze situatie lijkt.

L

^’

F

₁

F

₂

L

(19)

Opdracht 4. Het voorwerp staat op de brandpuntsafstand a) Teken het beeld.

+

L

^’

• Vergroting =

Opdracht 5. Het voorwerp staat op minder dan de brandpuntsafstand a) Teken het beeld.

• Vergroting =

c) Bedenk uit het dagelijkse leven een voorbeeld dat op deze situatie lijkt.

Opdracht 6. De 5 verschillende gevallen Vul de tabel in:

Geval Afstand van het voorwerp tot de lens Reëel of

Virtueel Rechtop of

Omgekeerd Vergroot of Verkleind 1 Meer dan 2x de brandpuntsafstand

2 2x de brandpuntsafstand

3 Tussen 2x en 1x de brandpuntsafstand

4 De brandpuntsafstand

5 Minder dan de brandpuntsafstand

L F

₁

F

₂

+ L

^’

L

F

₂

F

1

(20)

Na 3hv De lenzenformule

11 januari 2007

Opgave 1

Een voorwerp staat op 6,0 cm voor een positieve lens. Het beeld wordt op 30,0 cm achter de lens gevormd. Bereken de brandpuntsafstand.

Opgave 2

Een voorwerp staat op 10 m voor een positieve lens. Het beeld wordt op 15 cm achter de lens gevormd. Bereken de brandpuntsafstand.

Opgave 3

De lens van een fototoestel heeft een brandpuntsafstand van 55 mm. Het filmpje in het fototoestel staat op 6,0 cm achter de lens. Op het filmpje moet een scherp beeld van een voorwerp komen. Bereken de voorwerpsafstand.

Opgave 4

Een voorwerp staat op 13,0 cm voor een positieve lens met brandpuntsafstand van 10,0 cm.

Bereken de beeldafstand.

Opgave 5

Een positieve lens heeft een brandpuntsafstand van 5,0 cm. Een voorwerp staat op de brandpuntsafstand van die positieve lens.

a) Laat met een tekening zien, dat er geen beeld is;

b) Laat met de lenzenformule zien, dat er geen beeld is.

(21)

Practicum lenzenformule

Instructie

o Eerst alles meten, dan alles berekenen.

o Meet bij de 5 voorwerpsafstanden (v) uit de meettabel wat de beeldafstanden (b) zijn.

o Meet bij een beeldafstand van ± 200 cm wat de voorwerpsafstand is.

o Voer alle berekeningen uit.

Benodigdheden

o Voeding o Lichtbron o Optische bank o Dia

o Lens o Schermpje Meettabel

(cm)

v b (cm) )

cm ( 1 1 1 1

b v

f = + f (cm)

v N = b

15

20

25

30

35

200

(22)

Lenzen vergroting 3hv

17 januari 2007

Opgave 1.

Een positieve lens heeft een brandpuntsafstand van Voor de lens staat een

lichtgevende pijl LL’ van op de hoofdas. Het beeld BB’ wordt voor de lens op een scherm geprojecteerd, dus .

cm 5 , 4 cm

0 ,

2 6 , 0 cm

cm 0 ,

− 6

= b

a. Toon met een berekening aan dat LL’ op

2 , 6 cm

voor de lens staat.

b. Bereken de grootte van BB’.

c. Bereken de vergroting.

Opgave 2.

Bij beeldvorming zijn vier grootheden van belang: v, b, f en N. Bereken steeds de twee ontbrekende grootheden:

a.

f = 12 cm

en b=60cm. b. b=25cm en

N = 2 3 , ×

.

Opgave 3.

Een dia staat op voor de lens van een diaprojector. Op een projectiescherm, op afstand achter de lens, is een scherp beeld van de dia te zien.

cm 2 , 8

m 2 , 3

a) Bereken de brandpuntsafstand van de lens.

b) Bereken de vergroting.

De lens wordt vervangen door een lens met een brandpuntsafstand van . De dia staat weer op

voor de lens van de projector.

cm 9 , 7 cm

2 , 8

c) Leg uit waarom het beeld nu niet meer scherp is.

d) Bereken op welke afstand het projectiescherm nu achter de lens gezet moet worden om weer een scherp beeld te krijgen.

e) Bereken de vergroting.

(23)

Lenzen sterkte 3hv

22 januari 2007

Opgave 1.

Een positieve contactlens heeft een brandpuntsafstand van 67cm. Bereken de sterkte van die contactlens.

Opgave 2.

Negatieve lenzen hebben een negatieve brandpuntsafstand, dus

f < 0

. Een bepaald negatief brillenglas heeft een sterkte van

− 4 , 5 dpt

.

a. Bereken de brandpuntsafstand.

Een voorwerp van 0,20 m hoog staat op 0,50 m voor dit brillenglas.

b. Bereken de beeldafstand.

c. Bereken de vergroting.

d. Maak een tekening op schaal 1:10 van deze situatie.

VWO

e. Bedenk en teken hoe de constructiestralen bij een negatieve lens zouden moeten lopen.