0. Inleiding
In deze module leren we over licht. Je leert bijvoorbeeld wat licht is, hoe schaduw ontstaat of wat een bril doet voor een mens. Deze module sluit je af met een praktische opdracht waar je een cijfer voor krijgt. Je moet vragen beantwoorden en enkele thuisexperimenten doen!
1. Licht en schaduw
Doelen
- Je kunt uitleggen wat het verschil is tussen een directe en indirecte lichtbron.
- Je kunt uitleggen wat het verschil is tussen een kunstmatige en natuurlijke lichtbron.
- Je kunt uitleggen wat een lichtbundel is en welke soorten lichtbundels er zijn.
- Je kunt voorbeelden geven van lichtbundels (divergent, convergent en evenwijdig.)
- Je kunt het ontstaan van schaduwen verklaren.
- Je kunt schaduwen tekenen met 1 of 2 lichtbronnen.
- Je kunt uitleggen wat effect is van de afstand tot de lichtbron en de schaduw.
Lichtbronnen
Natuurlijke directe lichtbron
natuurlijke indirecte lichtbron
Licht, we hebben er dagelijks mee te maken. Zonder licht kunnen we natuurlijk niets zien. Wat is licht eigenlijk? Waar komt het vandaan en hoe wordt het gemaakt?
Bij licht denk je vaak aan de zon of aan een lamp. Dat zijn lichtbronnen. En omdat deze voorbeelden zelf lichtgeven noemen we ze directe lichtbronnen. Tussen een zon en een lamp zit natuurlijk aardig wat verschil. Een zon is een natuurlijke lichtbron en een lamp een kunstmatige lichtbron.
Hoe zit dat dan met de maan? Die geeft toch licht in het donker... Je moet weten dat de maan gewoon een stuk steen is in de ruimte. Zelf geeft het geen licht. Het weerkaatst het licht van de zon. De maan noemen we een indirecte lichtbron.
natuurlijke directe lichtbron
De lichtstraal
Lichtstralen die uit een lamp komen.
Licht lijkt heel gewoon, maar is in werkelijkheid heel erg bijzonder. Uit een lichtbron komen heel erg veel lichtstralen. We noemen dat ook wel een lichtbundel.
Zo'n lichtstraal is een soort golf van energie. Je kunt het vergelijken met golven van de zee. Elke kleur heeft zijn eigen soort golf. Daarover later meer. Belangrijk om te weten is dat lichtstralen altijd in een rechte lijn gaan. Om ze te tekenen heb je een lineaal nodig.
Een lichtbundel kan op verschillende manieren schijnen.
- divergent: De lichtstralen gaan uit elkaar. (Vb: Zaklamp)
- convergent: De lichtstralen gaan naar elkaar toe. (Vb: vergrootglas in de zon)
- evenwijdig: De lichtstralen bewegen evenwijdig langs elkaar. (Vb: Lasers)
Verschillende soorten lichtbundels
Voorbeelden
Schaduw
Waar licht is, is schaduw. Schaduw is een plek waar licht niet kan komen. Zoals je nu weet is licht een golf van energie. Massieve voorwerpen kunnen licht niet doorlaten, maar kunnen het of weerkaatsen of absorberen.
Als licht op een massief voorwerp valt kan het dus niet in een rechte lijn verder. De ruimte onder/ achter dat voorwerp wordt dan niet belicht. Er ontstaat dus een schaduw. Een schaduw kun je tekenen met behulp van de randstralen dat is uiterste plekje waar nog net een lichtstraal langsgaat.
Kijk maar naar het plaatje het grijze ingekleurde gebied is de schaduw van de auto.
Schaduw van 1 lichtbron
Half- en kernschaduw
Soms is een schaduw niet altijd even donker. Kijk maar naar het plaatje. Schaduwen die met èèn lichtbron ontstaan geven ook maar soort schaduwen.
Op het moment dat er meer dan èèn lichtbron aanwezig is dan is de kans groot dat je verschillende tinten schaduwen krijgt. Kijk maar eens goed naar het voorbeeld. Je ziet twee soorten schaduw:
- Kernschaduw, daar komt van beide lampen geen licht!
- Halfschaduw, daar komt van 1 lamp geen licht. De andere schijnt daar wel.
Hier zie je hoe je half- en kernschaduw kunt tekenen
Hoe groot is de schaduw?
Schaduw is lang niet altijd even groot. Hoe komt dat?
De volgende regel geldt: Hoe dichter het voorwerp bij een lichtbron staat. Hoe groter de schaduw is.
Dat komt omdat er dan meer lichstralen door het voorwerp worden tegen gehouden. Kijk maar naar het plaatje.
De schaduwwet
2. Licht en kleur
Doelen
- Je kunt verklaren waarom zwart en wit eigenlijk geen kleuren zijn.
- Je kunt het ontstaan van witlicht verklaren.
- Je kunt uitleggen hoe je kleuren kunt mengen.
- Je kent het begrip kleurenspectrum.
- Je kunt uitleggen wat infrarood licht is.
- Je kunt uitleggen wat ultraviolet licht is.
- Je unt uitleggen wat het gevaar van ultraviolet licht is.
Wit licht
Regenboog
Er blijven altijd verhitte discussies over of wit en zwart wel kleuren zijn. In dit hoofdstuk ga je leren waarom dat geen kleuren zijn. We beginnen bij wit licht, want is wit eigenlijk wel wit?
Zoals we allemaal wel weten geeft de zon wit licht af. Toch als wit zonlicht tegen hele kleine druppels water in de lucht botst krijgen we een mooi natuurverschijnsel te zien. Namelijk de regenboog. De regenboog ontstaat door het licht van de zon en zo zien we dat wit licht eigenlijk een combinatie is van alle kleuren die je dan ziet.
We noemen dit het kleurenspectrum. De kleuren in het kleurenspectrum samen vormen dus witlicht. Dit zijn de kleuren: rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet. Of in het kort: ROGGBIV. Wit is dus geen eigen kleur, maar een combinatie van alle kleuren.
Met een prisma, driehoekig stuk glas, kun je wit licht scheiden in de verschillende kleuren. Zie het plaatje hieronder. Weet je nog dat we licht beschreven als een golf van energie? Elke kleur heeft zijn eigen golf. Rood licht de grootste golf en violet licht de kleinste golf.
Kleuren zien
Hoe zien wij kleuren? Nu we weten dat wit een combinatie is van alle kleuren dan kunnen we witte voorwerpen verklaren. Op het moment dat wit licht op een wit voorwerp valt dan weerkaatst het licht volledig naar je oog.
Hoe zit dat dan met kleuren? Stel iemand heeft een geel t-shirt aan en er valt wit licht (alle kleuren) op het t-shirt. Dan wordt alleen de kleur geel weerkaatst en alle andere kleuren worden geabsorbeerd. Alleen de geel gekleurde straling komt dan op je oog en je hoofd weet dan dat dat de kleur geel is. Schijn je dus met blauw licht op een geel t-shirt dan kun je hem niet als geel herkennen.
In het vorige stuk vertelde ik dat zwart eigenlijk ook geen kleur is. Maar hoezo niet? Zwarte voorwerpen absorberen alle kleuren licht. In principe zie je dus geen licht als je een zwart voorwerp bekijkt.
Kleuren zien!
Infrarood licht
Bij het onderdeel warmte en energie hebben we al geleerd over warmte straling. We noemen warmte straling ook wel infrarode straling. Eigenlijk is dat een soort licht dat warmte afgeeft. Mensen kunnen dit niet zien, maar sommige dieren wel. Woestijn slangen kunnen bijvoorbeeld infrarood straling zien. Ze kunnen dan ratten in het donker heel goed zien. Speciale camera's zijn wel in staat om deze stralingen in beeld te brengen. De politie gebruikt die bijvoorbeeld om mensen op te sporen.
Infraroodstraling is relatief ongevaarlijk voor mensen. Je moet natuurlijk niet oververhitten, maar buiten dat kan het geen kwaad.
Infrarood foto muis
Ultraviolet licht
Ultraviolette (UV) straling is straling waar je wel voor moet op passen. We noemen het ook wel ioniserende straling. Dat houdt in dat deze straling deeltjes kapot kan maken. Dat betekent ook dat het deeltjes in je huid kapot kan maken. In dat geval verbrand je. Daarin loert nog een gevaar, want je huid herstelt meestal goed van die beschadigingen. Alleen gebeurt dat niet altijd. Dan heb je een kans op het ontwikkelen van huidkanker.
Onthoud daarom! Smeer je altijd goed in als je in de zon gaat zitten. Kies een hoge beschermfactor. Dat is echt stukken beter voor je. Ga je zwemmen? Let er op dat je dan ook regelmatig blijft insmeren. De werking neemt namelijk af!
Factor 50! Wel zo veilig!
3. Lenzen
Doelen
- Je kunt uitleggen wat het begrip lichtbreking betekent.
- Je kunt voorbeelden geven van wanneer je te maken hebt met lichtbreking.
- Je kent de verschillen tussen een holle en een bolle lens.
- Je kunt een holle en een bolle lens herkennen.
- Je kunt de onderdelen van het oog benoemen.
- Je kunt de functie van de onderdelen in het oog benoemen.
- Je kunt de weg benoemen die een lichtstraal in je oog aflegt.
- Je kunt uitleggen hoe een mens kan zien.
- Je kunt benoemen welke twee soorten oogafwijkingen er zijn.
- Je kunt uitleggen hoe die verschillende oogafwijkingen ontstaan.
- Je kunt de twee verschillende oogafwijkingen herkennen.
- Je kunt uitleggen hoe die verschillende oogafwijkingen te verhelpen zijn met een bril.
Lichtbreking
Aan het begin van deze wikiwijs heb je geleerd dat lichtstralen altijd in een rechte lijn gaan. Deze zogehete "lichtbundels" konden op drie manieren voortbewegen. De lichtbundels konden evenwijdig, divergerend (uitelkaar bewegen) en convergeren (naar elkaar toe bewegen). Als een lichtstraal eenmaal een richting heeft dan blijft hij in die richting bewegen.
Kijk naar het volgende plaatje:
In het plaatje zie je twee soortgelijke rietjes. Toch ziet het linker rietje eruit alsof hij niet helemaal goed is. Hoe komt dat?
Eerst eens kijken naar het verschil tussen de twee glazen. De ene is gevuld met water en de andere is gevuld met lucht. Je ziet: Als er geen water in het glas zit dan ziet het rietje er normaal uit en als er water in zit dan in één keer niet meer. Het water speelt dus een belangrijke rol.
Een voorwerp zie je doordat er lichtstralen van een voorwerp naar je oog bewegen. Als een lichtstraal door een andere soort stof beweegt, in dit geval water, dan buigt die lichtstraal af. Dit noem je lichtbreking. Een lichtstraal kan dus afgebogen worden.
Dus als je in een vijver kijkt en je ziet een vis zwemmen, dan zit de vis in werkelijkheid op een andere plek. Dat komt dus door de zogenaamde lichtbreking.
Oké!? Maar wat heb ik hier aan? Nou je leert dit zodat je iets beter weet hoe de bril die jij of iemand anders op zijn of haar neus heeft werkt!
Lenzen
Goed! Je weet nu dat lichtstralen in rechte lijnen bewegen en dat ze kunnen worden afgebogen als ze door een andere stof bewegen. Die andere stof kan een stukje glas zijn. Stukjes glas die speciaal gemaakt zijn om licht te buigen noemen we lenzen.
Van die lenzen kennen we eigenlijk twee basis vormen namelijk:
- Bolle (+) lens: Een bolle lens is in het midden dikker dan aan de uiteinden. Deze lens kan lichtstralen naar elkaar toe bewegen. Dat noem je convergeren. Hoe "boller" de lens, hoe meer die lichtstralen naar elkaar toe worden gebogen. Het punt waar alle lichtstralen samen komen heet het brandpunt. Waarom dit het brandpunt heet? Houd maar eens een vergrootglas (bolle lens) in de zon op een papier!
- Holle (-) lens: Een holle lens is in het midden dunner dan aan de uiteinden. Deze lens kan de lichtstralen uit elkaar bewegen. Dat noem je divergeren. Hoe "holler" de lens, hoe meer die lichstralen uit elkaar worden gebogen.
Kijk maar naar dit plaatje:
Het oog!
Hierboven heb je een plaatje van een oog gezien. Je ogen vangen lichtstralen op om vervolgens een beeld naar je hersenen te sturen. Maar hoe werkt dat?
Je oog heeft een lens. Die lens buigt de lichtstralen van een voorwerp af naar het netvlies. Het netvlies is een lichtgevoelige plaat die signaaltjes via je oogzenuw naar de hersenen stuurt. Dit signaal wordt in je hersenen omgezet tot een beeld.
De lens van je oog heeft niet altijd dezelfde vorm. Aan de lens zitten kleine spiertjes. (straallichaam) Die spiertjes kunnen de lens platter of boller maken. Dat heb je nodig om scherp te zien. Hoe dichter een voorwerp bij je staat hoe boller de lens moet zijn om scherp te zien.
Als een lichtstraal bij je oog komt dan gaat hij eerst door het hoornvlies het beschermlaagje van je oog. Daarna komt de straal bij de pupil en de iris. De iris is het gekleurde deel in je oog en de pupil is een donker gaatje waar de lichtstraal door heen kan. Daarna komt het de lens tegen en eenmaal door de lens beweegt de lichtstraal door het glasachtiglichaam. Dat is een vloeistof dat je oog de bolle vorm geeft. Uiteindelijk komt de lichtstraal bij het netvlies.
Op het netvlies vinden we twee punten de gele vlek en de blinde vlek. Op de gele vlek bevinden zich de meeste kleurgevoelige cellen. De lichtstralen moeten eigenlijk naar dat punt gebogen worden want daar zie je het scherpste. De blinde vlek is een punt waar geen lichtgevoelige cellen zitten, omdat daar de oogzenuw begint.
Feitje: Je ziet in werkelijkheid de wereld op z'n kop. De lichtstralen buigen de voorwerpen op een bepaalde manier waardoor het beeld op de kop staat. Je hersenen zetten het vervolgens weer rechtop!
Oogafwijkingen
Je weet nu hoe een oog werkt. Soms kunnen ogen een afwijking hebben waardoor iemand niet scherp ziet. Dat kan meerdere oorzaken hebben, maar een van de meest voorkomende is dat de ooglens te bol of te plat is. Het oog kan dus de lichtstralen niet goed genoeg afbuigen naar de juiste plek op het netvlies.
Er kunnen zich twee situaties voordoen:
- Iemand is bijziend: De ooglens is wat te bol en hierdoor zie je in verte niet goed. Van dichtbij zijn er geen problemen.
- Iemand is verziend: De ooglens is wat te plat en hierdoor zie je dichtbij niet goed. Van verweg zijn er geen problemen.
Bij iemand die bijziend is worden de lichtstralen te veel afgebogen waardoor het beeld voor het netvlies valt. Om daar wat tegen te doen moet je een bril hebben die precies het tegenovergestelde doet. Dus een holle negatieve lens (-) dragen, want die buigt de lichtstralen eerst uitelkaar. De meeste mensen zijn bijziend.
Andersom bij iemand die verziend is worden de lichtstralen niet genoeg afgebogen. Het beeld valt achter het netvlies. Je wilt dus dat de lichtstralen al wat meer naar elkaar toegebogen worden voordat ze door de ooglens gaan. Daarvoor neem je een bolle positieve (+) lens, want die buigt de lichstralen naar elkaar toe.
Hoe groter de problemen in de ooglens, hoe sterker de lens moet zijn om scherp te zien.
