Introductie
Net als het weer is licht een volstrekt alledaags verschijnsel. Dagelijks komt de zon op die ervoor zorgt dat het licht wordt. En dagelijks doen we zonder erbij na te denken een lamp aan. Maar als je er even over nadenkt, stuit je al gauw op een heleboel vragen waar we niet zomaar een antwoord op hebben. Licht en zien blijken een mysterie.
Hoe komt het bijvoorbeeld dat de lucht overdag blauw is, terwijl de zon wat gelig wit is en de lucht 's nachts zwart is? En waar komt die regenboog ineens vandaan? Soms zie je een lichte ring rond de zon, een halo. Hoe kan dat nu weer? En soms lijkt het in de zomer alsof het wegdek nat is terwijl het superheet en droog is.
Om dat te kunnen snappen, moet je behoorlijk wat weten van wat licht is en hoe dat werkt.
Is de lucht eigenlijk wel blauw? Of zien we dat alleen maar zo?
Zien
Wat is dat eigenlijk, (iets) zien? Wat zien we dan? En waar gebeurt er dan iets? In onze ogen? In onze hersenen? En dat ding dan, dat 'iets', komt dat op een of andere manier in ons hoofd? Nee natuurlijk. Er komt alleen maar een beeld in ons hoofd. Zien is dus zoiets als iets waarnemen door er een beeld van te vormen in ons hoofd. Maar hoe werkt dat dan? En is alles wat we 'zien' ook wáár? Heb je wel eens van 'optische illusies' gehoord? Zinsbegoochelingen eigenlijk. Denk ook nog weer even aan dat 'natte wegdek' op een warme zomerdag; is dat echt nat?
Zien, dat heeft iets met licht te maken; dat weet iedereen. Is dat de enige manier? Nee. Het blijkt dat we ook een beeld kunnen vormen van iets met zoiets als röntgenstralen (wat dat precies zijn, leren we later). Of door te voelen. En zelfs met geluid (wat geluid is, komt ook later aan de orde). Dat kan zelfs zonder apparaten. Het blijkt bijvoorbeeld dat mensen - als ze blind zijn bijvoorbeeld - kunnen leren te 'zien' door zelf geluid te maken. Ongeveer zoals een vleermuis ook met geluid kan 'zien' waar zich een mugje of een muur bevindt.
Maar voorlopig houden we het maar even bij licht zien. Of zien met licht.
Maar wat is schaduw dan precies? En hoe zit het eigenlijk met kleuren zien? Waarom is de lucht overdag blauw, terwijl de zon een beetje gelig is en de lucht 's nachts zwart is? Hoe kan het dat sommige mensen kleurenblind zijn?
Kortom, allemaal vragen inderdaad. En zo zijn er nog veel meer te stellen.
Licht, een vreemd 'goedje'
Licht is eigenlijk maar een vreemd goedje. Licht plus licht betekent niet altijd méér licht, maar blijkt soms donker op te kunnen leveren. "We all know what light is, but it is not easy to tell what it is", zei een onderzoeker honderden jaren geleden dan ook. Of eigenlijk, is het wel een 'goedje'? in de 17e eeuw ontdekte de Nederlandse natuurkundige Christiaan Huijgens dat licht een soort golfverschijnsel was, net als de golven op het water. Maar wat golft er dan? Net als bij warmte dacht men dat het een soort dunne stof was die golfde; ether noemde men dat. Later ontdekte men dat er helemaal niet zo'n stof is. Om het nog gekker te maken; men ontdekte dat licht ook uit allemaal losse deeltjes bestaat, wat men vóór de 17e eeuw ook dacht. Maar hoe kunnen losse deeltjes nu golven? Is het dan een soort dans van deeltjes? We kunnen het eigenlijk nog steeds niet precies zeggen.
Licht is dus best een mysterieus verschijnsel. Het is volstrekt alledaags. Maar het heeft tegelijk uiterst merkwaardige eigenschappen. En het blijkt de verbinding te vormen met het volstrekt buitengewone en onvoorstelbare. De eigenschappen van het licht bepalen hoe de wereld zich in het allergrootste gedraagt; denk daarbij bijvoorbeeld aan zwarte gaten. En tegelijk heeft onderzoek aan licht bijgedragen aan onze kennis van hoe de wereld zich gedraagt in het allerlkleinste; denk aan elektronen en nog kleinere 'deeltjes' die we quanta noemen.
Licht en het onderzoek daaraan hebben dus bijgedragen aan ons beeld - dar hebben we dat woord weer - van de werkelijkheid. En dan blijkt dat de werkelijkheid heel anders is dan we op het eerste gezicht denken. Dat heeft ons zelfs geleerd dat we helemaal niet kunnen bepalen wat de werkelijkheid nu écht is. Het enige dat we kunnen is voortdurend nagaan of de beelden die we van de werkelijkheid maken (theorieën noemen we dat) overeenstemmen met wat we waarnemen. Maar die theorieën bepalen een beetje wat we zien en wat niet. En onze waarneming beïnvloedt een beetje de werkelijkheid. Dus ja, wat is er nu waar?
Aan de slag
Maar goed, dit is allemaal nog veel te ingewikkeld en hoef je nog niet allemaal te begrijpen. We houden het eerste wat simpeler.
Laten we aan de slag gaan. Dat kan op twee manieren:
- volg de onderstaande quest
- of bestudeer eerst hoofdstuk 3.5 en paragraaf 3.8.1 van NOVA NASK1 kgt (voor vmbo- en mavo-leerlingen met een licentie daarvoor) en bekijk daarna de onderstaande quest en het aanvullende materiaal dat daarin genoemd wordt.
Als er practica worden genoemd, maak dan een afspraak met mij.
Derdejaars H/V-leerlingen kunnen deze quests ook volgen. Ik verwijs ook steeds naar hoofdstukken in NOVA natuurkunde hv, voor die leerlingen die daarvoor een licentie hebben (overleg dat even mt mij).
Voor wie geen licentie heeft: dan kun je toch deze quests wel doen, maar dan zonder de hoofdstukken en opgaven van NOVA. Dan kun je bijvoorbeeld per (deel)quest een documentje of een keynote maken over wat je geleerd hebt, wat je leuk en interessant vond en wat je er zelf nog bij hebt gezocht. Dat kun je in Seesaw plaatsen.
Veel plezier en veel succes!
Begeleiding Heb je een vraag, ik help je graag!
Tijdbesteding
Mate van vrijheid
Egodact
Leerspier
Routeplanner
Motivatiemotor
|
Passie uitoefenen
|
Naar een doel streven
|
Nieuwsgierigheid
|
Iets totaal nieuws leren
|
| "Ondernemen is echt mijn ding." |
"Ik wil anderen verder helpen." |
"Wat als we iedereen inclusieve financiering zouden kunnen bieden?" |
"Ik wil weten wat microkredieten betekenen." |
Zet in 
Seesaw welke van deze vier pijlers jou het meest motiveert om deze quest tot een goed einde te brengen en waarom. Plaats je blog in het mapje Natuurkunde en geef het de naam: MM Het licht (niet) zien
Verderkijker
Reis(blog)
Licht, donker, schaduw
Licht en Donker
We praten er elke dag over: 'het wordt al licht'. 'Wat is het nog donker!' 'In de winter wordt het vroeg donker'. Wat bedoelen we dan eigenlijk? Wat betekent het? Wat zeggen we dan? Waarschijnlijk heb je daar nog nooit over nagedacht. 'Dat is toch duidelijk!', zul je zeggen. Maar hoe komt het eigenlijk dat het 's avonds donker wordt?
Oké, dat weet je natuurlijk wel. De zon gaat onder. Oftwel, de zon verdwijnt achter de horizon. Dat leert ons natuurlijk dat de zon een belangrijke bron van licht is, een lichtbron. De zon noemen we een directe lichtbron, omdat de zon zelf licht 'maakt', net zoals een lamp, een vuur, een kaarsvlam e.d. De zon is als het ware een grote vuurbal die licht geeft.
De meeste dingen geven zelf geen licht. Ze kaatsen alleen maar licht terug dat van een directe lichtbron komt. Zulke dingen die verlicht worden en daardoor licht terugkaatsen noemen we indirecte lichtbronnen. Een hele bekende is natuurlijk ...
Maar waardoor wordt het nu 's avonds donker? Laten we eens kijken naar hoe dat werkt. Je hebt dat vast bij aardrijkskunde al wel eens gezien. Natuurlijk weet je wel dat eigenlijk niet de zon 'onder' gaat, maar dat de aarde om zijn as draait. Wij draaien mee en daardoor raakt de zon voor ons op een bepaald moment uit zicht.
Zoals je op de plaatjes kunt zien, komen we dan in de schaduw. 'Donker' en 'nacht' betekenen dus gewoon 'we zitten aan de schaduwkant van de aarde'.
Omdat de draaias van de aarde een beetje schuin staat t.o.v. de baan van de aarde om de zon, verschuift door het jaar heen het moment waarop die schaduw ontstaat een beetje. Kijk maar naar het onderstaande plaatje en dit filmpje: ´Waarom is het ‘s winters langer donker?
Dit verklaart ook waarom de zon 's zomers hoger aan de hemel staat dan 's winters. Maar daar moet je misschien even over nadenken (en als je er niet uitkomt, vraag je het maar).
Schaduw
Hoe komt dat nu eigenlijk, dat er schaduw ontstaat? Wat is schaduw? En waar vinden we de schaduw?
Hieronder zie je een plaatje van de schaduw van een rechtopstaande koker die geworpen wordt door een spot aan het plafond. Dan zie je natuurlijk een schaduw op de grond, zeg maar achter de koker. Schaduw is dus eigenlijk gewoon een plek waar geen (of weinig) licht komt.
Is die plek op de grond de enige plek waar we de schaduw van de koker kunnen vinden?
Nee. Kijk maar eens naar de volgende tekening. Daar zie je een aantal mensen en weer een spot, links aan het plafond. De meest linkse figuur werpt een grote schaduw op de grond. De andere figuren zitten allemaal in de schaduw van die eerste. Niet alleen hun voeten zitten in de schaduw die oop de grond is te zien, ook hun hoofden zitten in de schaduw van de eerste figuur. Over de hoofden kun je een lijn trekken, vanaf de spot. En alles beneden die lijn (rechts van de meest linkse figuur) is schaduw. Schaduw staat dus ook in de lucht.
Lichtstralen en lichtbundels
Dit leert ons nog iets: licht gaat dus vanaf de lichtbron in rechte lijnen. Lichtstralen noemen we dat. Overal waar die lichtstralen onderbroken worden door een ding (of een persoon dus) dat daar staat, ontstaat daarachter schaduw. Zo kan er ook een lichtbundel ontstaan, als de lichtstralen doorgelaten wordt tussen twee dingen (hindernissen, zeg maar), terwijl de rest van de stralen door die hindernissen tegengehouden wordt. Dat zie je in het bos soms. Als bladeren en takken een deel van het zonlicht tegenhouden. Of je ziet het als het licht vat door een smalle opening. En een spot is eigenlijk ook een lamp die maar door een kleine opening licht doorlaat en de rest tegenhoudt. De zijkanten van de lichtbundel noemen we de randstralen.
Soms zijn lichtbundels recht; evenwijdig noemen we die (omdat de randstralen evenwijdig lopen). Andere bundels worden stereds breder; die noemen we divergent. En weer andere worden steeds smaller; die noemen we convergent.
Schaduwfiguren, Wajang en theater
Met schaduw kun je prachtige dingen doen. Je kent natuurlijk wel de vogel en de hondekop die je als schaduwfiguur met je handen kunt vormen. Dat kan allemaal nog een stuk mooier en ingewikkelder. Kijk maar eens naar deze filmpjes:
En in Indonesië is een hele kunstvorm ontstaan met het gebruik van schaduwen: het Wajang poppenspel. Wajang betekent schadu of schim in het Javaans. Kijk maar eens op wikipedia bij Wajang.
Wajangpoppen
Schaduw bij meerdere lichtbronnen
Tot nu toe hebben we alleen gekeken naar schaduw die wordt gevormd door één lamp, één lichtbron. Wat gebeurt er nu als je meer dan één lichtbron hebt? Kijk maar eens naar de onderstaande foto.
Je ziet een tafel op zijn kant. Aan het plafond hangen twee lampen, links en rechts. Verder is er geen licht (behalve een beetje van een computerscherm). Daarvóór zie je een donkere, bijna zwarte driehoek. En daar schuin voor zie je links en rechts nog twee donkere vlekken. Die laatste zijn de schaduwen die door één lamp worden gevormd. Maar omdat de andere lamp dat deel nog wel verlicht, is de schaduw niet zo diep. Er komt nog licht. Daarom noemen we dat een halfschaduw. De donkere driehoek is een gebied waar het licht van beide lampen niet kan komen. Dat noemen we de kernschaduw.
Spiegels
Wat is een spiegel? De meeste mensen denken dan aan een stuk glas, met daarachter vaak een laagje zilver. Maar eigenlijk is elk oppervlak dat lichtstralen vrijwel net zo terugkaatst als de manier waarop ze invallen een spiegel. Ook een glad metalen oppervlak kan dus een spiegel zijn. Of een volkomen glad wateroppervlak.
Lichtstralen die op een dergelijk oppervlak vallen, worden dus precies zo weer teruggekaatst (in werkelijkheid gaan sommige stralen ook door het oppervlak heen, maar in een iets andere richting; breking noemen we dat; of worden ze opgenomen; geabsorbeerd, zeggen we dan netjes; ze verdwijnen dan als het ware).
Dus als de lichtstralen onder een bepaalde hoek invallen, kaatsen ze onder dezelfde hoek weer terug.
Dat geldt natuurlijk ook voor de randstralen van een lichtbundel. Dat betekent ook dat een invallende lichtbundel precies zo wordt teruggekaatst. Een evenwijdige lichtbundel blijft evenwijdig, een convergente bundel blijft convergent en een divergente bundel blijft divergent.
Een divergente lichtbundel kaatst ook divergent weer terug, een parallelle bundel kaatst parallel terug
Spiegelbeeld
Door die terugkaatsing ontstaan spiegelbeelden. In het plaatje hieronder ziet het oog niet het rode paard, maar zijn spiegelbeeld, het blauwe paard (natuurlijk hebben ze bij een gewone spiegel allebei dezelfde kleur; de kleuren zijn hier alleen aangebracht voor het onderscheid). Een lichtstraal of lichtbundel die vanaf het rode paard komt, wordt teruggekaatst door de spiegel. Daardoor lijkt het voor het oog alsof de straal vanaf het blauwe paard komt. Zie je dat het spiegelbeeld achter de spiegel lijkt te staan? En hoe ver staat het spiegelbeeld achter de spiegel?
Het spiegelbeeld staat net zo ver achter de spiegel als het origineel er voor. De afstand A-C in het plaatje is dus gelijk aan de afstand C-D.
Voor 3 vmbo en mavo met een NOVA-licentie: bestudeer paragraaf 5.1 van NOVA NASK1 kgt 3 en maak de opgaven.
(Voor H/V-leerlingen met een NOVA-licentie die deze quest doen: bestudeer deze zelfde paragraaf van NOVA Nask1 kgt en/of kijk naar paragraaf 7.1, 7.2 en 7.3 van NOVA Natuurkunde Max h/v 1-2 en maak de opgaven)
Kleur, reflectie en absorptie
Reflectie of terugkaatsing
Als we in een ruimte staan waar helemaal geen licht is, kunnen we elkaar niet zien. Als je nu een spotlamp laat schijnen op een witte doek, terwijl het verder nog donker is, krijg je natuurlijk een witte kring te zien. Daaromheen is het donker. Dat donker is, zoals we zagen, schaduw.
Maar er gebeurt nog iets. We kunnen elkaar ineens zien, terwijl de spot alleen maar op de doek schijnt en niet op ons. Hoe kan dat?
Dat komt natuurlijk door die witte vlek op de doek. De doek kaatst het licht van de lamp terug. En dat gebeurt niet zoals bij een spiegel netjes in één richting, maar in alle richtingen. Diffuse terugkaatsing noemen we dat. Of met een duur woord: diffuse reflectie. Die witte vlek is, zoals we ook al leerden, een indirecte lichtbron geworden. Doordat het licht van de doek in alle richtingen gaat, valt het ook op ons en kunnen we elkaar zien.
Absorptie
Leggen we nu een zwarte doek op de grond, dan wordt het anders. Dan blijft het donker en kunnen we elkaar nog steeds niet (of bijna niet) zien. Hoe komt dat?
Een zwart oppervlak kaatst (bijna) geen licht terug. Eigenlijk kun je het omdraaien. Een oppervlak dat geen licht terugkaatst, is zwart. Omdat het geen licht terugkaatst, kan het geen indirecte lichtbron zijn, geeft het dus geen (zichtbaar) licht en blijft het dus donker. Zwart dus. Een zwart oppervlak kaatst geen licht terug, maar 'zuigt' het als het ware allemaal op. We zeggen dan dat het oppervlak licht absorbeert. Daardoor wordt een zwart oppervlak vaak ook heel warm. Al dat licht wordt omgezet in warmte.
Kleur
Wat zou er nu gebeuren als we een gekleurde doek onder de lamp leggen?
Bij een rode doek, zien we dan natuurlijk een rode lichtvlekvlek, bij een blauwe doek een blauwe en bij een gele doek een gele.
Maar is dat wel zo natuurlijk? Het licht van de lamp was toch wit? En er gebeurt nog iets. Bij die rode doek ontstaat niet alleen een rode lichtvlek, maar we zien elkaar ook ineens rood. Bij de blauwe en gele doek gebeurt iets dergelijks.
Wat gebeurt hier? Er zijn twee mogelijkheden; twee hypotheses noemen we dat ook wel:
- Het licht verandert van kleur als het door een gekleurd oppervlak wordt gereflecteerd
- Alleen het licht van de kleur van de doek wordt gereflecteerd en de rest van het licht wordt door de doek geabsorbeerd.
Welke hypothese klopt? En hoe kunnen we dit testen?
We komen er achter als we bij de rode doek, die dus rood licht terugkaatst, een blauw voorwerp houden. Dan zul je zien dat dat voorwerp niet meer blauw lijkt, maar eerder zwart. En wat betekende zwart ook al weer? Juist, geen licht meer.
Dit laat zien dat de eerste hypothese niet klopt. Want dan zou het rode licht dat van de doek af komt door het blauwe oppervlak blauw worden gemaakt en zien we het blauwe voorwerp gewoon blauw.
Hetzelfde kun je laten zien als je bijvoorbeeld groen licht (van een spot met een groen filter ervoor) laat vallen op de rode doek. Dan lijkt deze ook zwart.
De tweede hypothese klopt dus waarschijnlijk wel. Maar hoe zit dat nou?
Dat kun je misschien bedenken als je even denkt aan de regenboog. Een regenboog zie soms als het ergens in de buurt regent, terwijl de zon schijnt en je met je rug naar de zon staat. Of als je in de felle zon de tuinsproeier aan hebt staan en van de zon af kijkt. Maar het zonlicht was toch wit? Waar komen al die kleuren dan vandaan?
Kennelijk bestaat wit licht uit allerlei kleuren bij elkaar. En door de druppeltjes van de regen worden die 'uit elkaar' gehaald.
Datzelfde kun je laten zien met een prisma (een driehoekig stuk glas). De Engelse natuurkundige Newton (die naam zul je nog vaak horen) was de eerste die dat ontdekte (eind 17e eeuw).
Al die kleuren bij elkaar noemen we het spectrum.
Kleuren mengen
Als je al die kleuren van het spectrum weer bij elkaar doet, dan krijg je weer wit licht. Dat blijkt ook al te kunnen met een beperkt aantal kleuren licht. Dat noemen we de primaire kleuren. Dat zijn Rood, Groen en Blauw (vaak aangeduid als RGB bij beeldschermen e.d.).
Kleuren mengen: licht .....................................................en ..........................................verf
Bij het mengen van (transparante, doorzichtige) verfkleuren werkt het precies andersom: als je dan alle kleuren mengt, krijg je zwart. Dat is eigenlijk ook niet zo vreemd. Want we zagen dat een gekleurd oppervlak een indirecte lichtbron is. En zo'n oppervlak absorbeerd altijd al het licht, behalve de kleur van het oppervlak. Daarom heeft het ook die kleur. Want dat is de enige kleur die het terugkaatst. Maar als je alle verfkleuren mengt, wordt al het licht geabsorbeerd. En dan houd je dus geen licht over. Ofwel, zwart. Ook dat werkt al met een beperkt aantal kleuren bij elkaar (in de praktijk werkt dat niet helemaal volledig). De basiskleuren zijn dan echter iets anders, namelijk Cyaan (een lichte blauwe kleur), Magenta (een soort paars-rood) en geel. Vaak aangeduid als CMY (met de Y van yellow). Bij printers bijvoorbeeld.
Bij het mengen van dekkende verf werkt het nog wat ingewikkelder. Dan heb je zowel de basiskleuren CMY nodig als de primaire kleuren RGB.
Schilderkunst
In de schilderkunst wordt dit natuurlijk allemaal uitgebreid gebruikt. Daar gaat het overigens niet alleen om het mengen van kleuren, maar ook om het gebruik van schaduw (donker dus, zwart) en perspectief (dieptewerking; maar dat is een heel ander hoofdstuk). Vooral schilders als Leonardo da Vinci, Rembrandt, Caravaggio en Zurbarán waren meesters in het gebruik van schaduw en licht. In Utrecht had je in de 17e eeuw de Carravagisten die hier ook mee experimenteerden. Deze Utrechtse Carravagisten waren een inspiratiebron van Rembrandt.
Mona Lisa van Leonardo da Vinci Narcissus van Carravagio
San Serapio van Francisco de Zurbarán De Nachtwacht van Rembrandt van Rijn
Infrarood en ultraviolet
Het spectrum van het zonlicht bevat niet alleen de zichtbare kleuren van rood tot violet. Aan de ene kant is er ook nog het infrarood (infra betekent: onder, beneden). Dat duiden we vaak aan met IR-licht of IR-straling. Die straling kunnen mensen niet zien, maar wel voelen. Het is vooral die straling die maakt dat we het zonlicht als warm aanvoelen. We noemen dat dan ook wel warmtestraling. Alle oppervlakken geven die warmtestraling af, alleen zien we dat niet. Hoe warmer het oppervlak, hoe meer warmtestraling. Dat kun je zichtbaar maken met een infraroodcamera. Dan krijg je dus een warmtebeeld van het oppervlak (ook wel een thermogram genoemd). IR-licht wordt ook gebruikt door de afstandsbediening van je tv.
Aan de andere knt van het spectrum hebben we het ultraviolet (ultra betekent: voorbij, boven). Dat duiden we vaak aan als UV-licht of UV-straling. Ook dat UV-licht kunnen we niet zien. We voelen het ook niet. Maar we merken het wel. Het is vooral de UV-straling die makt dat we verbranden als we in de zon liggen. UV-stralen maken de cellen in onze huid kapot. Dat kan ook leiden tot huidkanker. Je moet er dus erg mee oppassen: goed insmeren met zonnebrandcrème. Of nog beter: niet teveel in de zon liggen.
Voor 3 vmbo en mavo met een NOVA-licentie: bestudeer paragraaf 5.2 van NOVA NASK1 kgt 3 en maak de opgaven.
(Voor H/V-leerlingen met een NOVA-licentie die deze quest doen: bestudeer deze zelfde paragraaf van NOVA Nask1 kgt en paragraaf 7.1-4 van NOVA natuurkunde Max h/v 1+2 en maak de opgaven)
Beelden en lenzen
Breking
We zagen al eerder dat lichtstralen altijd rechtdoor gaan, een rechte lijn vormen. Ze gaan dus nooit de bocht om of het hoekje om. Daardoor kunnen we ook nooit om een hoekje kijken (denk daar maar eens over na). Altijd?
Nee, er zijn een paar situaties waarin lichtstralen niet meer rechtdoor gaan. Een daarvan hebben we al gezien: bij een spiegel. Dan kaatsen lichtstralen immers terug en maken ze wel een hoek. Met een spiegel kun je dus wel om een hoekje kijken.
Er is nog een situatie dat lichtstralen een hoek maken: als ze door een doorzichtig materiaal gaan. Glas bijvoorbeeld. Of water. Als een lichtstraal vanuit de lucht het glas of het water binnenkomt, maakt deze plotseling een hoek. We zeggen dan dat de lichtstraal gebroken wordt. Ofwel: er is sprake van breking van het licht. Als de lichtstraal het glas of het water aan de andere kant weer verlaat, wordt hij weer terug gebroken. Dan loopt de straal weer rechtdoor, parallel aan het begin, maar nu een stukje verschoven. Tenminste als beide oppervlakken van het glas ook evenwijdig zijn.
Dat wordt anders als de oppervlakken van het glas schuin staan t.o.v. elkaar. Dat is bijvoorbeeld het geval bij de prisma die we al eerder zagen. En bij glazen die ene beetje bol of hol zijn. Dat noemen we lenzen. Brilleglazen zijn er een voorbeeld van.
Een bolle lens noemen we positief. Die maakt van een evenwijdige lichtbundel een convergerende lichtbundel, die samenkomt in een brandpunt. Een holle lens noemen we negatief, die maakt van een evenwijdige lichtbundel een divergerende lichtbundel, die uit een (virtueel) brandpunt lijkt te komen.
Dit zorgt er bijvoorbeeld voor dat we dingen door een glas met water helemaal vervormd zien. Of dat het lijkt alsof een rietje dat in een glas water staat gebroken is. Of dat het heel moeilijk is om een vis die we in het water zien te vangen. Dat laatste komt doordat de vis op een andere plek in het water is dan waar we hem zien (zie de plaatjes hierboven en hieronder).
/f.jwwb.nl%2Fpublic%2Fq%2Fj%2Fo%2Ftemp-hwrpespxhinwvctccpbq%2Fij382c%2Fvis-2.jpg)
We kwamen deze lichtbreking ook al eerder tegen, namelijk bij het prisma dat wit licht 'uiteenrafelt' in alle kleuren. Dat komt doordat licht van de ene kleur een beetje meer gebroken wordt dan licht van een andere kleur.
Beeldvorming
Met een positieve lens, kun je beelden maken op een scherm. Dat gebeurt bijvoorbeeld met een beamer. Maar ook een fotocamera doet dat. Die beeldt wat hij voor zich 'ziet' af op een 'schermpje' in de camera. Dat is bij de moderne digitale camera's een chip. Vroeger was dat een filmpje van kunststof met een lichtgevoelige stof erop. En nog vroeger waren dat glazen plaatjes met een een lichtgevoelige stof erop. Die plaatjes en filmpjes moest je dan 'ontwikkelen' door ze even in een bak met chemische stofjes te houden.
Zo'n bolle lens zit ook in je oog. Ook die lens maakt een afbeelding van wat je ziet op een schermpje: het netvlies in je oog.
Voor 3 vmbo en mavo met een NOVA-licentie: bestudeer paragraaf 5.3 van NOVA NASK1 kgt 3 en maak de opgaven.
(Voor H/V-leerlingen met een NOVA-licentie die deze quest doen: bestudeer deze paragraaf 6.1-3 van NOVA natuurkunde havo 4 of vwo 4 en maak de opgaven)
Het oog, lenzen en brillen
Het oog
Wij zien met onze ogen. Toch? Zometeen blijkt dat het wat ingewikkelder is.
Het oog is één van onze zintuigen, net zoals het oor, de neus, de huid (voelen) en de tong. Het oog lijkt een beetje op een fotocamera. Maar een hele bijzondere. Bij biologie heb je er vast al over gehoord.
Net als een camera bevat het oog een lens. En die lens beeldt wat je voor je ziet af op een 'schermpje' in je oog: het netvlies.
Dat netvlies bevat een heleboel lichtgevoelige cellen. Die geven een elektrisch signaaltje af aan een zenuw als er licht op valt. De zenuw transporteert dat naar je hersenen. En je hersenen combineren de signalen van al die lichtgevoelige cellen in je netvlies tot één beeld. Eigenlijk 'zie' je dus uiteindelijk met je hersenen. Het betekent ook dat we eigenlijk geen licht zien, maar de elektrische signaaltjes die vanaf ons netvlies komen. Of zelfs dat nog niet. Eigenlijk zien we alleen maar elektrische signaaltjes zoals die zich in een deel van onze hersenen voordoen. Dat heeft allerlei vreemde gevolgen, zoals we straks zullen zien.
De lens van je oog is een heel bijzondere. Hij is flexibel. Dat wil zeggen dat hij boller en holler kan worden. Accommoderen noemen we dat. Daarmee kun je scherp stellen op dingen die dichterbij of verder weg zijn.
Bovenop de lens ligt een gekleurde ring, die wijder en nauwer kan worden: de iris. Die zorgt ervoor dat er meer of minder licht in je oog valt, zodat je beter ziet of je oog niet kapot gaat van al dat licht. In een fotocamera doet een diafragma hetzelfde.
Binnen de iris zie je een zwart rondje, de pupil. Eigenlijk zie je daar de ooglens. Of eigenlijk kijk je daar door de ooglens het donkere binnenste van het oog in.
Brillen
Soms is de lens in je oog 'van nature' te bol of te plat. Dat laatste kan ook door veroudering komen. Dan kan je oog niet meer goed scherp stellen. Je hebt dan een bril nodig om scherp te zien.
Is je ooglens te bol, dan kun je dingen in de verte niet goed zien. Je bent dan bijziend (myopie) Dan heb je een bril nodig met negatieve lenzen (of negatieve contactlenzen voor op je oog natuurlijk). Die corrigeren voor de sterke bolling van je ooglens.
Is je ooglens te plat, dan kun je juist dingen dichtbij niet goed zien. Je bent dan verziend (hyperopie). Dan heb je een bril met positieve glazen nodig. Die corrigeert dus voor een te platte ooglens.
Bij oude mensen is de ooglens op zichzelf niet per se te bol of te plat, maar kan de ooglens niet meer bol genoeg worden doordat deze niet meer flexibel of elastisch genoeg meer is. Ook dan heb je een bril positieve glazen nodig, maar alleen om dingen dichtbij goed te zien. Om te lezen bijvoorbeeld. Daarom noemen we een dergelijke bril ook wel een leesbril.
Een bril zorgt ervoor dat het brandpunt van stralen die uit één punt komen weer netjes op het netvlies ligt en niet ervoor of erachter.
Voor 3 vmbo en mavo met een NOVA-licentie: bestudeer paragraaf 5.4 van NOVA NASK1 kgt 3 en maak de opgaven.
(Voor H/V-leerlingen met een NOVA-licentie die deze quest doen: ...)
Wat zien we? Over feiten, waarheid en illusies
Wat zien we eigenlijk? Optische illusies
Ik zei net al: eigenlijk zien we met onze hersenen. Dat heeft rare gevolgen. Kijk maar eens naar het volgende plaatje:
Als je naar dit plaatje kijkt, zie je steeds zwarte puntjes verschijnen op de witte kruispunten. Maar zo'n zwart puntje verdwijnt als er naar kijkt. Die zwarte puntjes 'zijn' er niet. Ze worden gecreëerd door het samenspel van je netvlies, de zenuwen en je hersenen. Hoe het precies werkt, is niet duidelijk. Het is een 'optische illusie'. We zien dus iets dat er in werkelijkheid niet is.
Dat kan ook gebeuren zonder dat we naar 'iets' kijken. Onze hersenen kunnen ons ook uit zichzelf plaatjes voorschotelen. Dat gebeurt natuurlijk in onze dromen. En als dit overdag gebeurt, spreken we over dagdromen. Of zelfs over hallucinaties.
Een ander voorbeeld is het volgende: welk van de vlakjes A of B in het linker plaatje is donkerder?
Antwoord: geen van beide. Ze zijn even donker. Dat zie je in het rechter plaatje. Het zijn onze hersenen die vlakje A interpreteren als donkerder vanwege de lichte vlakjes eromheen. Het omgekeerde gebeurt met vlakje B, ondanks de schaduw die erover valt. Of misschien moet je zeggen: dankzij de schaduw. Want onze hersenen nemen mee dat er een schaduw te zien is en herinterpreteren dus vlakje B als een licht vlakje, ook al is het net zo donker als A, omdat de vlakjes er vlak omheen nóg donkerder zijn.
Zo zijn er nog veel meer optische illusies. Google er maar eens op. Google ook maar eens op 'blue dress or gold'. Er bestaan overigens niet alleen optische illusies, maar ook geluidsillusies. Google ook maar eens op 'laurel or yanny'.
Perspective matters
We kijken dus inderdaad (ook) met onze hersenen. Dat geldt ook nog op een andere manier: we interpreteren altijd wat we zien. Kijk maar eens naar het volgende plaatje:
Als je van achter het linker scherm kijkt (stel dat dit een beetje dooschijnend is), zeg je dat je een vierkant ziet. Iets anders is er immers niet te zien? Kijk je van achter het rechter scherm, dan zeg je dat je een rondje ziet. In werkelijkheid zijn het afbeeldingen van een cilinder die van twee kanten wordt belicht (met een oranje en een blauwe lamp). Zo maken wij dus altijd interpretaties van wat wij zien en zien wij nooit de hele werkelijkheid.
Beeldselectie
Dat is nog duidelijker in de volgende serie plaatjes: in het eerste plaatje zie je iemand die wordt bedreigd met een mes. Toch?
In het tweede plaatje blijkt dat 'mes' een voet van iemand die wegvlucht. Degene die in het eerste plaatje dreigde, blijkt nu zelf te worden bedreigd met een mes. Zo zie je dat wat we weglaten uit het plaatje onze interpretatie helemaal kan omdraaien.
In het derde plaatje blijkt alles een scene die wordt opgenomen op een camera. Is het iets in de werkelijkheid dat wordt opgenomen, of slechts een filmscene?
Zo zie je dat media - tv, fotografen e.d. - altijd een selectie maken uit wat er allemaal te zien is. En wij vullen wat er te zien is aan met onze eigen interpretatie. Zowel de media als wijzelf kunnen niet anders. Maar het gevolg is dat we nooit helemaal zeker kunnen zijn dat dat wat we 'zien' ook de werkelijkheid is.
Dat blijkt bijvoorbeeld uit de volgende plaatjes: links lijkt het alsof er een enorme brand is bij iets wat lijkt op de Arc de Triomph in Parijs. Rechts blijkt het om een onschuldig fikkie te gaan.
En hieronder lijkt het aan de rechterkant van de foto alsof een soldaat een ander helpt met wat water, terwijl het aan de linkerkant er eerder op lijkt dat iemand onder schot wordt gehouden. Het gebeurt in werkelijkheid (?) allebei. Wordt hier iemand gemarteld door hem helemaal vol te gieten met water?
Wat is waar?
We moeten dus een beetje voorzichtig zijn. We kunnen niet zomaar zeggen: 'we hebben het gezien, dus is het waar'. Zelfs niet als het niet om een foto gaat, maar om iets wat we 'met onze eigen ogen hebben gezien'. De vraag is zelfs of we ooit zeker kunnen weten of iets waar is. We moeten steeds kritisch vragen blijven stellen. En met elkaar blijven discussiëren.
Show
Terugkijker
Plaats in Seesaw een reflective journal (in het mapje Natuurkunde met als naam TK Het licht (niet) zien) met daarin antwoord op de volgende vragen:
