Natuurkunde V6: M.Prickaerts 21-02-13

Lichtbronnen Er zijn diverse natuurlijke lichtbronnen Sterren/zon en bliksem Er zijn ook door de mens gemaakte lichtbronnen Kaars, kampvuur, gloeilamp, gasontladingsbuis, LED lamp Laser en stroboscoop worden vooral bij natuurkunde gebruikt

Lichtbundels Een lichtbundel die: Divergerende lichtbundel - steeds breder wordt Convergerende lichtbundel - steeds smaller wordt - niet breder en niet smaller wordt Evenwijdige lichtbundel Lichtstraal - niet breder en niet smaller wordt en zeer dun is (= evenwijdige lichtbundel)

MAAR OOK MAAR OOK MAAR OOK 2de soort F Constructiestralen 1ste soort F Om beelden te tekenen (construeren) die bolle (positieve) lenzen kunnen vormen heeft men z.g. Constructiestralen nodig 1ste soort F MAAR OOK MAAR OOK F 3de soort MAAR OOK

1 Omgekeerd vergroot reëel (projector) Van de bovenkant van de A komen lichtstralen We weten echter niet hoe deze gebroken worden F Echter weten we wel hoe de 3 constructiestralen gaan Waar komt het midden van de letter A ? Het beeld komt als volgt uit te zien Positie scherm Origineel (voorwerp) beeld 1ste soort 2de soort 3de soort

beeld beeld beeld beeld diaprojector filmprojector origineel (voorwerp) beeld origineel (voorwerp) beeld beamer beeld overheadprojector origineel (voorwerp) beeld origineel (voorwerp)

Eenvoudige diaprojector F F scherm L condensorlens Diahouder projectielens Voorwerp afstand Beeld afstand 3D sketchUp projector (klik hier)

2 Omgekeerd verkleind reëel (fototoestel , oog) 1ste soort 2de soort 3de soort Positie licht- gevoellige laag Origineel (voorwerp) Van de bovenkant van de boom komen lichtstralen beeld We weten echter niet hoe deze gebroken worden Echter weten we wel hoe de 3 constructiestralen gaan Waar komt een ander punt van de boom ? Het beeld komt als volgt uit te zien

origineel (voorwerp) beeld

F Eenvoudige camera F

3 Omgekeerd even groot reëel F 1ste soort 2de soort 3de soort Teken de 3 constructiestralen gaan Het beeld komt als volgt uit te zien

4 niet omgekeerd vergroot virtueel (vergrootglas) F 1ste soort 2de soort 3de soort Teken de 3 constructiestralen De stralen hebben geen reëel snijpunt !!!! Als je van rechts in de lens kijkt lijken alle Stralen uit een virtueel snijpunt te komen Het virtuele beeld komt er als volgt uit te zien

Geen beeld F Evenwijdige lijnen dus geen beeld !!!! 1 ste soort 2 de soort Evenwijdige lijnen dus geen beeld !!!!

Alle beeldvormingen op een rijtje F Alle beeldvormingen op een rijtje 2F beeld F 2F beeld F 2F beeld F F beeld

• Constructie van een willekeurige straal 1. Teken bijas: evenwijdig aan de straal en door O 2. Teken brandvlak: loodrecht op hoofas en door hoofdbrandpunt F 3. Straal gaat verder door bijbrandpunt F’ F + F’ 3. Teken bijbrandpunt F’

Alle beeldvormingen op een rijtje F Alle beeldvormingen op een rijtje 2F beeld F 2F beeld F 2F beeld F F beeld

Lichtstraal Constructie bij een positieve (bolle) lens Het construeren van het vervolg van een willekeurige lichtstraal

+

willekeurige lichtstraal +

+

+ beeldpunt

+

+ Vervolg lichtstraal

Lichtbundel Constructie bij een positieve (bolle) lens Het construeren van de gehele lichtbundel uit een punt van het voorwerp

+

Lichtbundel uit top +

+

+ Beeldpunt d.m.v. 2 constructiestralen

+

+ Vervolg lichtbundel

Vergroting V groter dan 2f ; verkleining V is 2f ; even groot V kleiner dan 2f, maar groter dan f ; vergroot V kleiner dan f; vergroot maar virtueel, hoe dichter bij de lens des te kleiner het (vergrootte) virtueel beeld, het beeld is niet omgekeerd

- f v

negatieve lens - F brandpunt brandpuntsafstand voorwerpsafstand f v

-

1e constructiestraal -

-

2e constructiestraal -

- b

- (virtueel) beeld b beeldafstand (negatief)

-

- 3e constructiestraal (controle)

Bouw van het oog Bij het oog is niet de brandpuntsafstand (f) constant, zoals bij een vaste lens, maar het beeldpunt (b). Door aanpassing van de lens (accommoderen), is de brandpuntsafstand (f) variabel. Een lichtstraal die in een oog valt, wordt op zijn weg naar het netvlies een aantal malen gebroken. Brekingsindices (n): hoornvlies: 1,38 vocht in oogkamer: 1,34 ooglens: 1,41 glasachtig lichaam: 1,34 De brekende werking van het oog wordt dus voornamelijk bepaald door ....................

Afbeelding van een voorwerp op netvlies Afbeelding (BB’) van een voorwerp (LL’) op het netvlies van het oog.

Accommoderen, brandpuntsverandering van ooglens Om een voorwerp scherp te kunnen zien, moet het oog sterker accommoderen als dat voorwerp zich dichter bij het oog bevindt. Als het oog sterker accommodeert, wordt de lens boller en daardoor zal de brandpuntsafstand (f) kleiner worden (F gaat dichter naar de lens toe). Opmerking: Met de groene gestippelde constructiestraal, kunnen we F bepalen. Merk op dat deze lichtstraal niet door de ooglens heen gaat.

Accommoderen, Vertepunt, Nabijheidspunt Het accommoderen van het oog speelt zich af tussen twee grenzen: het oog is ongeaccommodeerd (minst bol) het oog is maximaal geaccommodeerd (maximaal bol) Het oog ziet alleen scherp tussen zijn vertepunt V0 (zonder accommodatie) en zijn nabijheidspunt N0 (met maximale accommodatie): Voor een normaal oog geldt dat het vertepunt in het oneindige ligt (V0 =  ∞):

Bijziendheid en Verziendheid V0 < ∞ als oog ongeaccommodeerd. Alleen een bril nodig op grote afstand. Verziend: V0 < 0 (achter het oog). Een bril nodig voor korte afstand, als wel voor grote afstand (oog niet ongeaccommodeerd). Opmerking: voorwerpen die op het rode gedeelte van de hoofdas geplaatst worden, kunnen (zonder bril) scherp gezien worden.

Bepaling sterkte brillenglas bij bijziendheid (1) Ongeaccommodeerd: Lichtstralen van voorwerp op grote afstand, zonder bril: Lichtstralen van voorwerp op grote afstand, met bril:

Bepaling sterkte brillenglas bij verziendheid (1) Ongeaccommodeerd: Lichtstralen van voorwerp op grote afstand, zonder bril (oog ongeaccommodeerd): Lichtstralen van voorwerp op grote afstand, met bril:

Bepaling sterkte brillenglas bij verziendheid (2) Maximaal geaccommodeerd:

Oudziend Kenmerk: een oudziend oog heeft het nabijheidspunt (N0) te ver weg liggen. M.a.w.: bij een oudziend oog heeft in maximaal geaccommodeerde toestand een te zwakke convergerende werking. Dit is te corrigeren met een positieve (+) lens (alleen nodig op korte afstand).

Voorbeeld: Oudziend 50 cm = 0,50 m 30 cm -75 cm 2,0 dpt (Nb) (N0) Vraag: Het nabijheidspunt van een oudziend oog ligt op 75 cm van dat oog.  Bereken hoe sterk een brillenglas moet zijn om met dat oog de krant op 30 cm afstand goed te kunnen lezen. Oplossing: Eerst tekening maken! Tekening bestuderen: Het voorwerp (Nb) ligt 30 cm voor de lens. Na breking, zullen de lichtstralen de weg volgens alsof ze vanuit N0 komen. Er wordt dus een virtueel beeld gevormd op 75 cm (N0) vóór de lens. Dan pas rekenen. 30 cm -75 cm (Nb) (N0) 50 cm = 0,50 m 2,0 dpt

Werking loep - gezichtshoek Je ziet een voorwerp duidelijker als het dichter bij het oog staat. Je ziet het voorwerp dan onder een hoek : de gezichtshoek is dan groter. Daardoor is ook het beeld op het netvlies groter:

Werking loep - werking (1) Gezichtshoek zonder loep (oog maximaal geaccommodeerd): Gezichtshoek met loep (oog ongeaccommodeerd): Angulaire vergroting:

Werking loep - werking (2) Vergroting met loep (oog geaccommodeerd): (oog denkt BB’ te zien) Vergroting: