Mevrouw de Groot heeft al een tijdje last van haar darmen. De huisarts heeft haar bloed al laten onderzoeken, maar dat heeft niet veel opgeleverd. Zij stuurt haar door naar een Maag-Darm en Lever-specialist. Die besluit om een coloscopie te doen. Bij een coloscopie wordt er met een camera in je darmen gekeken. Het apparaat waarmee dat wordt uitgevoerd heet een endoscoop. In het plaatje zie je een endoscoop, als je met je muis over het plaatje gaat worden de belangrijkste onderdelen van het apparaat benoemd.
Opdracht 1
Neem de letters over in je schrift en schrijf de onderdelen met hun functie erbij
Lichtbreking
Lichtbreking
Zoals je in het plaatje hebt gezien wordt het beeld van de camera door glasvezels naar het scherm vervoerd. Licht kan alleen maar in een rechte lijn verder, hoe het dan toch lukt om het de bochten van de je darmen te laten volgen en zo beeld naar het scherm te brengen leer je in het komende gedeelte.
Opdracht 2
Bekijk de film hieronder en beantwoord de vragen bij de film:
Licht kun je niet zomaar zien, alleen als het ergens tegen reflecteert. Wat hebben de makers van de film gedaan om de laserstraal zichtbaar te maken?
Beschrijf wat je ziet gebeuren met de laserstraal in het water als de stop uit het buisje wordt getrokken.
Zet de film stil bij de close-up van de waterstraal. Wat valt je op aan de hoek in de lichtstraal?
Laat de film verder lopen. Teken in je schrift het verloop van de laserstraal in het water.
Praktische opdracht
Praktische opdracht 1 Lichtbreking
Vraag aan je docent het practicumvoorschrift en vul dat in. Laat na afloop per tweetal het practicum aftekenen op de lijst
A. Inleiding
In het filmpje zag je dat de lichtstraal meebuigt met de waterstraal. De lichtstraal weerkaatst bij de rand. In dit practicum onderzoek je hoe een lichtstraal zich gedraagt als hij van lucht naar perspex gaat en omgekeerd.
B. Doel
Jij gaat onderzoeken wat het verband is tussen de hoek waarmee een lichtstraal op een oppervlak valt (hoek van inval) en de hoek die hij vervolgens maakt in het perspex (hoek van breking). Ook onderzoek je onder welke hoek van inval een lichtstraal niet meer uit het perspex kan.
C. Onderzoeksvraag
Wat is het verband tussen de hoek van inval en de hoek van breking? Hoe groot is de grenshoek van perspex
E. Materiaal
Op tafel
Zelf pakken
- lichtkastje met 1 lichtstraal
- gradenboog
- liniaal
F. Methode
Opstelling Lichtbreking
Leg het stukje perspex op de gradenboog zodat de rechte kant op de 90 graden lijn ligt en loodrecht op de normaal. Het halfronde perspex ligt op de foto aan de linkerkant.
Laat de lichtstraal op de rechter kant van het perspex vallen onder een hoek van 10° met de normaal.
Lees de hoek van breking af op de linker gradenboog. Zet de waarde in de tabel bij resultaten.
Laat dan de lichtstraal nu invallen met een hoek van 20°.
Lees weer de hoek van breking af. Zet de waarde in de tabel bij resultaten.
Herhaal het tot de hoek van inval 50° is.
Bereken met je rekenmachine sin i en sin r en vul de tabel verder in.
Maak een diagram waarin je sin i uitzet tegen sin r. Sin i zet je p de y-as en sin r op de x-as. Wat is het verband tussen sini en sinr? Schrijf de formule van het verband op.
Laat nu de lichtstraal op de halfronde kant van het perspex invallen. Begin met 10° en maak de hoek langzaam groter net zolang tot de lichtstraal niet meer uit het perspex komt maar langs de rand loopt. Lees de hoek van inval waarbij dat net gebeurd af. Deze hoek noemen we de grenshoek. Schrjf deze hoek bij de resultaten
Vergroot de hoek nog wat verder en schrijf op wat er gebeurd met de lichtstraal. Wat heeft dit te maken met het filmpje van de lichtstraal in het water? Zet het antwoord bij in je schrift.
G. Resultaten
hoek van inval i (o)
hoek van breking r (o)
sin i
sin r
tabel 1 hoek van inval/hoek van breking
10
20
30
40
50
H. Conclusie
Uit de resultaten blijkt dat het verband tussen de hoek van inval (i) en de hoek van breking (r) de volgende formule is:
J. Opruimen
Zet het lichtkastje in de doos
Zet alles netjes terug op de kar.
Oefenen
De grenshoek wordt gebruikt om licht in de glasvezel te vangen. Zolang de hoek van inval groter is dan de grenshoek kan de lichtstraal niet uit het glas ontsnappen. De grenshoek is voor elke stof anders. Dit heeft te maken met het soort materiaal en de brekingsindex. De brekingsindex voor licht van lucht naar perspex heb je in het practicum uitgerekend. Hiervoor heb je de sinus van de de hoeken van inval en breking gebruikt. De brekingsindex kun je berekenen met de formule:
\(n = \frac{\sin i}{\sin r}\)
\(\tiny{\text{Met:}\\ n \text{ is de brekingsindex (geen eenheid)}\\ i \text{ is de hoek van inval (in graden)}\\ r \text{ is de hoek van breking (in graden)}}\)
De brekingsindex is anders voor elke stof. Voor het uitrekenen van de brekingsindex heb je de hoek van inval en de hoek van breking nodig. Die hoeken meet je steeds met de normaal een lijn loodrecht op het brekingsvlak.
Om de grenshoek te berekenen geldt de formule:
\(\sin g = \frac{1}{n}\)
\(\tiny{\text{Met:}\\ g \text{ is de grenshoek (in graden)}\\ n \text{ is de brekingsindex (geen eenheid)}}\)
Opdracht 3 Oefenen met de brekingsindex
Je gaat oefenen met de formule voor de brekingsindex met het applet hieronder.
Open het tabblad "Inleiding". Hier zie je een laser en twee verschillende stoffen. Zorg dat de bovenste stof op "lucht" staat en de onderste op "middenstof A".
Zet de laser aan door op de rode knop te klikken.
Sleep de gradenboog naar het punt waar de lichtstraal het scheidingsvlak raakt. De "nul" van de gradenboog moet precies met de normaal samenvallen.
Verplaats door middel van slepen de laser zodat de lichtstraal onder een hoek van 30° op het scheidingsvlak valt. Meet de hoek van breking.
Bereken de brekingsindex van middenstof A met de formule. Schrijf je berekening in je schrift.
Maak de hoek van inval 60°. Controleer de brekingsindex van middenstof A. Schrijf je berekening in je schrift.
Zorg nu dat de onderste stof middenstof B.
Maak de hoek van inval 50° en meet de hoek van breking. Bereken de brekingsindex van middenstof B. Schrijf je berekening in je schrift.
Maak de hoek van inval 70° en meet de hoek van breking. Controleer de brekingsindex van middenstof B. Schrijf je berekening in je schrift.
Applet brekingsindex
Voor de volgende opdrachten kun je de onderstaande tabel gebruiken.
Tabel met brekingsindices
Materiaal
Brekingsindex
Diamant
2,42
Glas
1,51
Plexiglas
1,49
IJs
1,31
Kwarts
1,54
Ethanol
1,36
Water
1,33
Opdracht 4
Licht valt in op een diamant. De hoek van inval is 20 °. Bereken de hoek van breking. Denk aan de 5 stappen.
Opdracht 5
Licht valt in op ijs. De hoek van breking is 25 °. Bereken de hoek van inval. Denk aan de 5 stappen
Opdracht 6
Bereken de grenshoek van ethanol.
Opdracht 7
Kies het goede antwoord. Totale terugkaatsing kan optreden als
Licht van ethanol naar lucht gaat
Licht van lucht naar ethanol gaat
Opdracht 8
De hoek van inval is 22,6 °. De hoek van breking is 15,0 °. Met welke stof heb je te maken?
Beeldvorming
Lenzen
Tijdens de coloscopie van mevrouw de Groot wordt er een filmpje van haar darmen gemaakt. Dat gebeurd met een digitale video camera. Om de binnenkant van de darm goed naar het beeldscherm over te brengen is er een lens bevestigd aan het uiteinde van de endoscoop. Deze positieve lens maakt het beeld van de binnenkant van de darmen. Hoe een lens dat kan doen leer je in dit gedeelte. Eerst kijken we naar verschillende lenzen en daarna bestuderen we de vorming van een beeld door een lens.
In het vorige gedeelte heb je gezien dat licht van richting verandert als het vanuit lucht op een dichtere stof, zoals glas, valt. Een lens maakt op een bijzondere manier gebruik van deze eigenschap. Het glas is zo geslepen dat het licht een bepaalde richtting op geduwd wordt. Een lens kan het licht bundelen of verstrooien.
Praktische opdracht
Praktische opdracht 2 Brandpunt
Vraag aan je docent het practicumvoorschrift en vul dat in. Laat na afloop per tweetal het practicum aftekenen op je lijst
A. Inleiding
Een positieve lens wordt ook wel een brandglas of een vergrootglas genoemd. Deze namen komen af van het gebruik vroeger. Met een positieve lens kun je een stuk papier in brand steken of, als je ogen niet goed meer zijn, kleine lettertjes vergroten. Dit heeft te maken met een aantal eigenschappen van de lens. Één van die eigenschappen ga je in dit practicum onderzoeken, namelijk het brandpunt.
B. Doel
Jij gaat onderzoeken waar de brandpuntsafstand van een lens van afhangt en of elke lens een brandpunt heeft
E. Materiaal
Op tafel
Zelf pakken
- lichtkastje met 3 lichtstralen
- 5 verschillende lenzen
- liniaal
-potlood
F. Methode
1. Zet de lenzen op de goede plaats op het papier. Nummer ze van 1 t/m 5
2. Laat de drie lichtstralen zo in de lens schijnen dat de middelste straal met de getekende pijl samenvalt.
3. Teken het verloop van de lichtstralen achter de lens. Gebruik een linaal om de lichtstralen te tekenen.
4. Beantwoord de volgende vragen
- Welke lens heeft geen brandpunt? Beschrijf het verschil met de andere lenzen.
- Meet de brandpuntsafstand (f) van elke lens op. De brandpuntsafstand meet je van de achterkant van de lens tot het punt waar de lichtstralen samenkomen. Zet de brandpuntsafstand bij elke lens.
- Wat valt je op als je naar de vorm en de brandpuntsafstand kijkt?
- Je kunt de sterkt van een lens uitrekenen met de formule S(terkte) = 1/f. Hiervoor moet je de brandpuntsafstand in meters nemen. Je krijgt de lenssterkte dan in dioptrie (dpt). Reken de sterkte van elke positieve lens uit. Zet de lenssterkte van elke lens in het plaatje van de lens.
-Welke lensvorm geeft de sterkste lens?
J. Opruimen
Zet het lichtkastje in de doos
Zet de lensen netjes terug
Zet alles netjes terug op de kar.
Beelden maken met lenzen
Opdracht 9
In het filmpje hieronder wordt uitgelegd hoe je het beeld van een voorwerp voor een positieve lens kunt construeren met behulp van 3 lichtstralen.
1. Bekijk het filmpje tot en met 2 minuut en 18 sec.
2. Neem de tekening hieronder over en teken met de drie constructiestralen het beeld van de lichtgevende pijl voor de lens.
3. Maak met de 3 constructiestralen een tekening van een voorwerp dat 10 cm voor een positieve lens staat. Het voorwerp is 4 cm hoog. De lens heeft een brandpuntsafstand van 3 cm. Geef op je tekening de voorwerpsafstand, de beeldsafstand en de brandpuntsafstand aan.
4. Bereken bij elke tekening de vergroting en zet die er naast.
Oefenen
Lenzen kunnen worden gebruikt voor beeldvorming. Elke lens heeft een brandpunt F, waarin alle lichtstralen samenkomen. De sterkte van een lens is afhankelijk van de vorm en het brandpunt van de lens. De sterkte kun je berekenen met de formule:
\(S = \frac{1}{f}\)
\(\tiny{ \text{Met:}\\ S \text{ is de sterkte van de lens in dioptrie (dpt)}\\ f \text{ is de brandpuntsafstand van de lens in meter (m)}}\)
Je kunt ook het beeld van een voorwerp dat voor een lens staat, reconstrueren. Dit doe je met de 3 constructiestralen:
- Lichtstraal 1 gaat door het midden van de lens en wordt niet gebroken
- Lichtstraal 2 loopt evenwijdig aan de hoofdas en gaat na breking door het brandpunt F achter de lens
- Lichtstraal 3 gaat voor de lens door het brandpunt F en gaat na breking evenwijdig aan de hoofdas verder
De vergroting zegt iets over de grootte van het voorwerp en het beeld. De vergroting bereken je met de formule:
\(N = \frac{b}{v}= \frac{B}{V}\)
\(\tiny{\text{Met:}\\ N \text{ is de vergroting (geen eenheid)}\\ b \text{ is de beeldafstand in meter (m)}\\ v \text{ is de voorwerpsafstand in meter (m)}\\ V \text{ is de grootte van het voorwerp in meter (m)}\\ B \text{ is de grootte van het beeld in meter (m)}}\)
Voor een gegeven lens geldt de lenzenformule. De lenzenformule beschrijft de relatie tussen de brandpuntsafstand, de voorwerpsafstand en de beeldafstand:
\(\frac{1}{f} = \frac{1}{v} + \frac{1}{b}\)
\(\tiny{ \text{Met:}\\ f \text{ is de brandpuntsafstand in meter (m)}\\ b \text{ is de beeldafstand in meter (m)}\\ v \text{ is de voorwerpsafstand in meter (m)}}\)
Opdracht 10
Sander heeft een bril met een lenssterkte van 10 dpt. Bereken de brandpuntsafstand van zijn brillenglazen.
Opdracht 11
De brandpuntsafstand van andere brillenglazen is 25 cm. Bereken de lenssterkte.
Opdracht 12
Anke gebruikt een loep om een mier nauwkeurig te bekijken. De sterkte van de loep is 30 dpt. De mier is 6 mm groot en bevindt zich op een afstand van 5 cm voor de lens.
Bereken de brandpuntsafstand van de loep
Bereken de beeldsafstand
Bereken de vergroting
Bereken de beeldgrootte
Opdracht 13
Jonge mensen met een bril krijgen meestal een holle (negatieve) lens. Wat is hun oogafwijking?
Oudziend
Bijziend
Verziend
Opdracht 14
Maak met de 3 constructiestralen een tekening van een voorwerp dat 10 cm voor een positieve lens staat. Het voorwerp is 3 cm hoog. De 4 cm hoge lens heeft een brandpuntsafstand van 5 cm. Geef op je tekening de voorwerpsafstand, de beeldafstand en de brandpuntsafstand aan.
Practicum
Practicum Lenzenformule
Vraag aan je docent het practicumvoorschrift en vul dat in. Maak na afloop een verslag van het practicum en lever dit in.
A. Inleiding
In de oefenopdrachten heb je gebruik gemaakt van de lenzenformule. In dit practicum onderzoek je of deze formule wel echt geldt.
B. Doel
Jij gaat onderzoeken wat het verband is tussen de brandpuntsafstand, de voorwerpsafstand en de beeldafstand bij lenzen.
C. Onderzoeksvraag
Wat is het verband tussen de brandpuntafstand, de voorwerpafstand en de beeldafstand?
D. Hypothese
Geef antwoord op de onderzoeksvraag. Gebruik hiervoor jouw eigen verwachting en de informatie uit de inleiding.
E. Materiaal
Op tafel
Zelf pakken
- Optische bank
F. Methode
Opstelling Lenzenformule
Leg de optische rails op tafel en plaats het scherm op het ene uiteinde van de rails en het lampje op het andere uiteinde van de rails. Het lampje is je voorwerp. Het scherm is je beeld.
Plaats de lens op 15 cm van het voorwerp.
Verschuif het scherm zo dat het beeld scherp wordt.
Bepaal de beeldafstand en zet dit in de tabel bij de resultaten.
Verplaats nu de lens tot 20 cm van het voorwerp.
Bepaal weer de beeldafstand en zet het resultaat in de tabel.
Doe dit voor alle voorwerpsafstanden en vul de kolom met beeldafstand verder in.
Vul nu de rest van de tabel in door de verschillende waarden uit te rekenen.
Wat valt je op als je de laatste twee kolommen vergelijkt?
G. Resultaten
Tabel 1: Lenzenformule
f (m)
v (m)
b (m)
1/v (m-1)
1/b (m-1)
1/v + 1/b (m-1)
1/f (m-1)
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
H. Conclusie
Uit de resultaten blijkt dat het verband tussen de brandpuntsafstand, de voorwerpsafstand en de beeldafstand de volgende formule is:
Het arrangement Ziekenhuis-4 Endoscopie is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Nathalie van der Weiden
Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
Laatst gewijzigd
2017-03-02 14:17:29
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten
terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI
koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI
koppeling aan te gaan.
Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.
Arrangement
IMSCC package
Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.
Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en
het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op
onze Developers Wiki.
Onderdelen en beoordelingswijze verslag
