Licht en beeld PDF

# Licht en beeld ## Discussievraag - Op de foto zie je een stoel. Bestudeer de stoel en zoek antwoord op de volgende twee vragen: - Waar bevindt zich de lichtbron die de stoel verlicht? - Verklaar waarom bepaalde dingen in de foto lichter zijn, en bepaalde dingen donkerder. ## Licht heeft e...

# Licht en beeld ## Discussievraag - Op de foto zie je een stoel. Bestudeer de stoel en zoek antwoord op de volgende twee vragen: - Waar bevindt zich de lichtbron die de stoel verlicht? - Verklaar waarom bepaalde dingen in de foto lichter zijn, en bepaalde dingen donkerder. ## Licht heeft een aantal eigenschappen: 1. Licht beweegt in een rechte lijn van de bron af met 300 000 km/s. 2. Kleur: je hersenen kennen aan verschillende soorten licht verschillende kleuren toe. 3. De stralengang is omkeerbaar: als een lichtstraal van A naar B gaat, is er ook een lichtstraal mogelijk die precies de omgekeerde weg volgt van B naar A. ## Lichtwaarneming Voor het waarnemen van licht geldt iets vergelijkbaars als voor het waarnemen van geluid. Voor geluidswaarneming heb je drie dingen nodig: 1. Geluidsbron 2. Medium (een tussenstof) 3. Ontvanger Ook voor lichtwaarneming heb je een bron en een ontvanger nodig. Bijvoorbeeld een vlam en een oog. Maar licht heeft geen medium nodig: licht van de zon gaat bijvoorbeeld via het vacuüm van het heelal in een rechte lijn naar de aarde. ## Wat licht op een oppervlak kan doen: 1. Het oppervlak absorbeert het licht en zet lichtenergie om in warmte-energie. 2. Het oppervlak laat het licht door. 3. Het licht weerkaakt op het oppervlak. - **Diffuus weerkaatsen:** Het licht weerkaatst dan alle kanten op. Bijvoorbeeld op papier- en op textieloppervlakken. - **Spiegelend weerkaatsen:** Licht weerkaatst dan één kant op. Bijvoorbeeld bij een spiegel of bij een glad wateroppervlak. ## Soorten verlichting: - **Primair licht:** is afkomstig van een lichtbron zoals de zon, een lamp, of vuur. - **Secundair licht:** is afkomstig van een voorwerp dat licht reflecteert zoals de maan, een reflector, een tafel in de zon, een huis op een bewolkte dag, een kamer bij een brandende kaars, een boek bij een leeslampje, enzovoort. ## Beeldvorming bij een spiegel Als je in een spiegel kijkt, zie je de wereld om je heen terug in die spiegel. Je kunt op twee manieren bij een spiegel construeren: 1. Je kunt construeren met spiegelbeelden. 2. Je kunt construeren met de spiegelwet. Wat voor de spiegel staat, noem je het voorwerp, de weerspiegeling van het voorwerp noem je het beeld of het spiegelbeeld. ## Vergroten en verkleinen In een lachspiegel zie je jezelf vergroot of verkleind. De vergrotingsfactor geeft aan hoeveel keer zo groot een beeld is ten opzichte van een voorwerp. - In een vlakke spiegel is het beeld even groot als het voorwerp en is de vergrotingsfactor 1. - In een bolle spiegel is het beeld kleiner dan het voorwerp en is de vergrotingsfactor kleiner dan 1. - In een holle spiegel kan het beeld groter dan het voorwerp zijn. De vergrotingsfactor is in dat geval groter dan 1. # Breking ## Wat is breking? Als je kijkt naar een vis in een aquarium, zie je de vis soms via de zijkant op een andere plaats dan wanneer je via het wateroppervlak kijkt. Lichtstralen knikken als ze een doorschijnende stof ingaan of uitgaan. Dat knikken noem je *breking*. ## Brekingshoek Zi en Zr - Als een lichtstraal de stof ingaat, breken de lichtstralen naar de normaal toe. - De brekingshoek Zr is kleiner dan de invalshoek Zi. - Als lichtstralen een stof uitkomen, breken ze juist van de normaal af. - De brekingshoek Zr is groter dan de invalshoek Zi. ## Breking van lucht naar glas en van glas naar lucht: Lichtstralen breken zowel als ze een doorschijnende stof ingaan, als wanneer ze een doorschijnende stof uitgaan. ## De normaal De *normaal* is de hulplijn die loodrecht op een oppervlak staat. In figuur 6.13 zie je dat als een lichtstraal de stof ingaat, de lichtstralen naar de normaal toe breken. Dat betekent dat de brekingshoek Zr kleiner is dan de invalshoek Zi. ## Toepassing van breking: lenzen - Met een bolle lens kun je vuur maken. Op de lens valt dan een lichtbundel die afkomstig is van de zon. De lens knijpt die lichtbundel samen tot een punt. - Met een holle lens lukt vuur maken niet. Bolle lenzen hebben een *convergerende* werking, holle lenzen hebben een *divergerende* werking. - Bolle lenzen noem je *positieve lenzen*, holle lenzen noem je *negatieve lenzen*. ## Lenzen hebben verschillende toepassingen: - Door een bril met negatieve lenzen zie je alles dichterbij en verkleind. - Door een bril met positieve lenzen zie je alles juist verder weg en vergroot. ## Positieve en negatieve lenzen - In filmprojectoren, diaprojectoren en bij digibordprojectoren worden positieve lenzen toegepast om beelden te projecteren. Die beelden kunnen zowel vergroot, als verkleind zijn. - Als je met je mobiele telefoon een foto van een huis neemt, zie je op je scherm een verkleind beeld van dat huis. Als je dat kleine plaatje vervolgens op een digibord projecteert, zie je een vergroot beeld van dat kleine plaatje. In zowel een mobieltje als in een digibordprojector zit een lens. Met lenzen kun je beelden maken die een andere grootte dan het oorspronkelijke voorwerp hebben. ## Het beeld bij een positieve lens construeren Een filmprojector projecteert een beeld van een film. Geprojecteerde beelden construeer je met de drie constructieregels die in figuur 6.20 staan. # Ons zonnestelsel ## Het zonnestelsel De zon en alles wat daaromheen draait, noem je het *zonnestelsel*. De aarde draait op een gunstige afstand om de zon: het is hier niet te koud en niet te warm. Onder meer daarom is er leven op aarde mogelijk. De aarde is de derde planeet in een stelsel van acht planeten die om de zon draaien. Deze planeten bewegen allemaal in dezelfde richting en doorlopen bijna cirkelvormige banen die ongeveer in hetzelfde vlak liggen. Dit heeft te maken met de vorming van het zonnestelsel, 4,6 miljard jaar geleden. Een grote, langzaam ronddraaiende wolk gas en stof stortte in elkaar door de zwaartekracht die de gasdeeltjes op elkaar uitoefenden. Er ontstond toen een afgeplatte draaiende schijf waarin zich de zon en de planeten vormden. ## Planeten en andere objecten Niet alle planeten in het zonnestelsel zijn even groot. Er zijn vier relatief kleine en vier relatief grote planeten. De vier kleinere planeten, waartoe onze aarde behoort, bevinden zich het dichtst bij de zon en worden *aardse planeten* genoemd. De aardse planeten bestaan uit gesteenten en metalen. De vier grote planeten, die het verst van de zon staan, zijn *gasreuzen*. Ze hebben waarschijnlijk wel een vaste kern, maar hun buitenste lagen zijn gasvormig. ## Planentoïdengordel Op de grens tussen aardse planeten en gasreuzen bevindt zich de *planetoïdengordel*. Dat is een ring van stofdeeltjes, steentjes en rotsblokken. Er bevindt zich een *dwergplaneet* in deze gordel, Ceres. Dwergplaneten zijn rotsachtige bollen die kleiner zijn dan planeten en waarvan de baan nog vol zit met stof, steentjes en rotsblokken. ## Kuipergordel Voorbij de baan van Neptunus is nog zo'n gordel die de *Kuipergordel* is genoemd. Dwergplaneet Pluto is het bekendste object in deze gordel. ## Andere objecten in ons zonnestelsel - *Kometen*: zijn niet groter dan een kilometer of tien. Ze bestaan uit stof, steengruis en ijs. Als zo'n komeet dicht bij de zon komt, verdampt het ijs. Samen met het steengruis vormt deze damp een mooie staart. Zo'n komeetstaart kan wel 100 miljoen kilometer lang worden. - *Meteorieten*: een stuk steen of ijzer uit de ruimte die op aarde is gevallen, heet een meteoriet. Tijdens hun tocht door de dampkring worden deze brokken gesteente of ijzer door de wrijving met de atmosfeer erg heet. Het lichtspoor dat hierdoor ontstaat, noem je een meteoor of vallende ster. Een vallende ster is dus geen ster, maar een brokje steen of ijzer van meestal hooguit enkele centimeters groot dat door de wrijving met de bovenste luchtlagen van de atmosfeer uit elkaar valt. ## De snelheid en afstand van planeten Figuur 8.2 is niet op schaal getekend. De planeten zijn veel kleiner dan de zon en de afstanden zijn enorm groot. De afstand van een planeet tot de zon heet ook wel de *baanstraal*. ## De aardbaan, aardas en seizoenen - De baan van de aarde rond de zon is een zeer goede benadering van een cirkelbaan. Het vlak rond de zon waarin deze cirkelbaan ligt, heet het *baanvlak* of het *eclipticavlak*. - Zowel het middelpunt van de aarde als het middelpunt van de zon ligt dus altijd in het baanvlak. - De omlooptijd van de aarde om de zon is 365,25 dagen. De omlooptijd is dus zes uur langer dan een normaal kalenderjaar van 365 dagen. Eens in de vier jaar wordt dit verschil verrekend door het jaar met één extra dag te verlengen. Zo'n jaar noem je een *schrikkeljaar*. - Een *dag*, ook wel etmaal genoemd, is de tijdsduur die de aarde nodig heeft om één keer rond te draaien. Daardoor schijnt het zonlicht op de plek waar je je bevindt voor een deel van de dag wel (overdag) en voor een ander deel van de dag niet (nacht). ## Aardas - De aarde draait om een denkbeeldige as, de *aardas*. De aardas is de lijn die door de noord- en zuidpool prikt. De aardas staat niet loodrecht op het baanvlak, maar onder een hoek van 23,4 graden. - Door deze schuine stand van de aardas ontstaan de *seizoenen*. De richting waarin de aardas wijst, verandert niet gedurende het jaar. De aardas blijft altijd gericht naar een ster, de *Poolster*. - Voor ons, op het noordelijk halfrond, helt in de zomer de aardas over in de richting van de zon. Hierdoor valt het zonlicht rechter in en legt het een kortere weg af door de atmosfeer. Het is daardoor warmer, de dagen duren langer en de nachten korter. - In de winter wijst de aardas op het noordelijk halfrond juist weg van de zon. Zonlicht valt schuiner in, het is hierdoor kouder, de dagen zijn korter en de nachten langer. ## De maan - Onze planeet heeft één maan, die je ook gewoon maan noemt. De maan draait op een afstand van 3,84 108 m in 27,3 dagen (ongeveer een maand) om de aarde. - Het is niet precies bekend hoe de maan is ontstaan. Een van de ideeën is dat de maan is gevormd uit het puin dat vrijkwam nadat een kleine planeet in botsing met de aarde kwam. Dat zou vroeg in de geschiedenis van het zonnestelsel zijn gebeurd. - De maan is de enige andere wereld die ooit door mensen is bezocht. Tussen 1969 en 1972 zijn er zes succesvolle maanlandingen geweest. De maan heeft altijd dezelfde kant van zijn oppervlak naar de aarde gericht. Om radiocontact met de astronauten te houden hebben alle landingen op de voor ons zichtbare kant van de maan plaatsgevonden. - De maan zendt zelf geen zichtbaar licht uit, maar reflecteert het licht van de zon. Er wordt niet steeds hetzelfde gedeelte van het vanaf de aarde zichtbare maanoppervlak door de zon verlicht. Hierdoor ontstaan de *schijngestalten* van de maan. ## Rondje aarde Voorwerpen die in een baan rond de aarde bewegen, heten *satellieten*. Onze maan is een natuurlijke satelliet. Er zijn inmiddels echter ook meer dan 10 000 kunstmatige satellieten in banen rond de aarde gebracht, voor allerlei verschillende doeleinden. Eén van de bekendste satellieten bevindt zich op zo'n 360 km boven de aarde: het *internationale ruimtestation ISS*. Dit ruimtestation, dat inclusief zonnepanelen ongeveer zo groot is als een voetbalveld, is permanent bemand door astronauten uit de hele wereld. Ze doen onderzoek aan bijvoorbeeld materialen en medicijnen. Dat doen ze daar, omdat er bijzondere omstandigheden heersen, die je op aarde niet kunt bereiken. Satellieten zijn onmisbaar als het gaat om positionering op aarde (gps), communicatie, aardobservatie en sterrenkundig onderzoek (de Hubble-ruimtetelescoop). ## Ruimteschroot Naast satellieten zwerven er ook veel onderdelen van lanceerraketten rond de aarde. Dit kunnen kleine metaaldeeltjes zijn, maar soms zijn het ook hele rakettrappen. Dit afval noem je *ruimteschroot*. Er zijn nu waarschijnlijk al meer dan 500 000 stukjes ruimteschroot met afmetingen van 1 tot 10 cm. Als het ISS zou worden geraakt door een snel bewegend groot stuk ruimteschroot, kan dit gevaarlijk zijn voor de aanwezige astronauten. ## Getijden De aarde trekt ieder voorwerp op aarde of in de buurt van de aarde aan. Dat noem je de *zwaartekracht*. De zwaartekracht wordt kleiner als je verder van de aarde weggaat. De zon en de maan oefenen ook zwaartekracht uit. Die is door de grote afstand zo klein dat je dat meestal niet merkt. De zwaartekracht van de zon en de maan veroorzaken de *getijden*, oftewel laag- en hoogwater op aarde, ook wel eb en vloed genoemd. De zwaartekracht van de maan op het deel van het aardoppervlak dat zich het dichtst bij de maan bevindt, is iets sterker dan in de kern van de aarde. Omdat het oceaanwater op aarde zich gemakkelijk kan verplaatsen, hoopt zich aan die kant van de aarde water op: er ontstaat een 'vloedberg'. ## Springtij en *doodtij* - Aan de andere kant van de aarde, vanaf de maan gezien, is de zwaartekracht van de maan minder sterk dan in de kern. Omdat er dus minder aan het oceaanwater wordt getrokken, ontstaat ook daar een vloedberg. - Tussen de vloedbergen in is er juist minder water. Daar is het eb. - Doordat de aarde rond haar as draait, is het overal op aarde elke dag twee keer hoogwater en twee keer laagwater. - De zon veroorzaakt ook getijden. Het effect van de zon op de getijden is minder sterk dan dat van de maan. Als de vloedbergen van maan en zon precies samenvallen, is het oceaanwater daar extra hoog. Dit noem je *springtij*. De zon en de maan staan dan op één lijn met de aarde. - Je spreekt van *doodtij* als de lijnen aarde-maan en aarde-zon loodrecht op elkaar staan. Het verschil tussen hoog- en laagwater is dan minimaal. Het effect van de zon op het oceaanwater werkt het effect van de maan dan juist tegen. ==End of OCR==