1 Lichtbreking. BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht. afbeelding 1 Dit effect ontstaat door lichtbreking. normaal

Transcriptie

1

2 BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht - 1 Lichtbreking Reigers jagen vaak op vis. Als ze er een zien zwemmen, grijpen ze hem razendsnel. Dat is bijzonder knap, want de vis zwemt niet waar ze hem zien. Hoe zit dat? Lichtbreking Proef 1 Je hebt geleerd dat Licht Langs rechte lijnen beweegt. Maar als een lichtstraal op het oppervlak van een doorzichtige stof valt, gebeurt er iets bijzonders: het Licht verandert van richting. Dit verschijnsel heet lichtbreking. In deze paragraaf Leer je welke regel er bij breking van Licht geldt, en hoe je met deze regel kunt voorspellen hoe licht in verschillende stoffen wordt gebroken. In de afbeeldingen 1 en 2 zie je enkele effecten die bij lichtbreking optreden. afbeelding 1 Dit effect ontstaat door lichtbreking. Hoek van inval en hoek van breking In afbeelding 3 is getekend hoe een Lichtstraal door een perspex blokje wordt gebroken. Op de plaats waar de lichtstraal het perspex raakt, is de normaal getekend. Dat is de lijn die Loodrecht op het perspexoppervlak staat. De hoek tussen de invallende Lichtstraal en de normaal heet de hoek van inval (L.i). De hoek tussen de gebroken lichtstraal en de normaal heet de hoek van breking (L.r). normaal -26 afbeelding 2 Zo word licht door een blokje perspex gebroken. Het licht komt van onderen. afbeelding 3 schematische tekening van lichtbreking door een perspex blokje

3 BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht Als lichtstralen van lucht naar perspex gaan, worden ze naar de normaal toe gebroken: Lr is dan altijd kleiner dan Li. Als lichtstralen van perspex naar lucht gaan, worden ze van de normaal af gebroken: Lr is dan altijd groter dan Li. Lichtstralen die loodrecht op het perspex vallen, veranderen niet van richting. Het verband tussen Li en L r Proef 2 In afbeelding 4 zie je hoe een lichtstraal door een halfronde perspex schijf wordt gebroken. De lichtstraal verandert alleen van richting als hij het stuk perspex binnenkomt. Bij de ronde kant van het stuk perspex wordt de lichtstraal niet gebroken. Op de gradenboog kun je de hoek van inval en de bijbehorende hoek van breking aflezen. Op die manier is tabel 1 gemaakt. Je kunt de lichtstraal ook eerst op de ronde kant van de perspex schijf laten vallen (afbeelding 5). In dat geval wordt de lichtstraal alleen gebroken als hij het stuk perspex weer verlaat. (De hoek van inval moet dan wel kleiner zijn dan 42. Als de hoek van inval groter is dan 42, wordt de lichtstraal niet gebroken, maar teruggekaatst.) Ook nu kun je weer een aantal keren L i en Lr meten. De meetresultaten staan in tabel 2. Wat opvalt, is de omkeerbaarheid van de breking: de hoek van inval in tabel 1 is de hoek van breking in tabel 2. T tabel 1 L.i en L.r bij Lichtbreking van Lucht naar perspex L.i L.r ~ afbeelding 4 het verband tussen L.i en L.r van lucht naar perspex meten T tabel 2 L i en L r bij lichtbreking van perspex naar lucht L.i L.r 50 7, ~ afbeelding 5 het verband tussen Li en L r van perspex naar lucht meten -27

4 BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht - De gebroken lichtstraal tekenen In het diagram van afbeelding 6 is het verband tussen Lien Lr samengevat in één figuur. Als een lichtstraal van lucht naar perspex gaat, moet je Li opzoeken langs de horizontale as. Je vindt Lr dan langs de verticale as. Als de lichtstraal van perspex naar lucht gaat, moet je Li opzoeken langs de verticale as. Je vindt Lr dan langs de horizontale as. ~ ~ 50 ~--~ X.._. QJ..c:: Cl- u [ î V1 ::, 40 l ~ c:: "' u ~ 2,.ê 30 - \j \j t t 20! J afbeelding 6.,.. de grafiek van Li tegen Lr o so ao L. ; (lucht - perspex) -. L. r (perspex -lucht) Met behulp van deze grafiek kun je tekenen hoe een lichtstraal door een perspex voorwerp wordt gebroken (afbeelding 7). A Teken de normaal. B Meet de hoek van inval. C Zoek in de grafiek de bijbehorende hoek van breking op. D Pas de hoek van breking af. E Teken de gebroken lichtstraal. Je mag deze grafiek alleen gebruiken als het licht door een voorwerp van perspex wordt gebroken. Als het voorwerp van een andere doorzichtige stof gemaakt is, zullen lichtstralen sterker of minder sterk worden gebroken. grensvlak grensvlak grensvlak A normaal tekenen B hoek ; aflezen C, D, E hoek afpassen afbeelding 7 Zo teken je de gebroken lichtstraal. -28

5 - De brekingswet van Snellius Het verband tussen Lien Lr in de grafiek van afbeelding 6 kun je ook weergeven in de vorm van een formule: BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht sin; --= n sin r Deze regel is in de zestiende eeuw ontdekt door de Nederlander Willebrord Snellius. Het getal n wordt de brekingsindex n genoemd. Elke doorzichtige stof heeft een eigen brekingsindex (zie tabel 3). Hoe groter de brekingsindex is, des te sterker wordt het Licht gebroken. Met de brekingswet van Snellius kun je bij elke L.i de bijbehorende Lr berekenen (en omgekeerd). Je moet dan wel de brekingsindex van de doorzichtige stof kennen. T tabel 3 de brekingsindex van enkele doorzichtige stoffen stof brekingsindex n alcohol 1,36 diamant 2,4 glas 1,5 ijs 1,3 perspex 1,5 petroleum 1,45 water 1,33 Voorbeeld Hoe wordt de lichtstraal gebroken in afbeelding 8? normaal Teken eerst de normaal. Meet Li op: L.i = 40 (meet maar na) Zoek de brekingsindex op: n = 1,5 sin i -- = n sin r glas sin i sin 40 Daaruit volgt: sin r = -- = --- = 0, n 1,5 afbeelding 8 Hoe groot is hoek r? Lr"" 25 afbeelding 9 Zo bereken je hoek r met je rekenmachine. IJ Maak nu de opgaven. -29

6 -30 BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht Plus De grenshoek normaal Als licht van bijvoorbeeld glas naar lucht gaat ( de brekingsindex is dan 1/n), kan zich een bijzonder verschijnsel voordoen. Zodra de hoek van inval i groter is dan de zogenoemde grenshoek i 9, zal het licht niet worden gebroken maar terugkaatsen aan het grensvlak. Dit heet totale reflectie. De grenshoek kan als volgt worden berekend: als Li = Li 9, dan is Lr = 90 (zie afbeelding 10). Als je dit invult in de wet van Snellius, krijg je: sin i = ) sin i 9 = 0,67 ~ i 9 = 42 sin 90 1,5.à afbeelding 10 de gre nshoek van glas 90 glas De grenshoek van glas is dus 42.

7 - BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht 2 De lens Bij brildragers zie je soms de ogen verkleind en soms de ogen vergroot. Hoe kan dat? Lenzen in soorten Je kunt Lenzen in twee groepen verdelen: positieve en negatieve lenzen. Lenzen die positief zijn, zijn in het midden dikker dan aan de rand. Lenzen die negatief zijn, zijn in het midden dunner dan aan de rand. Kijk maar eens goed naar de afbeeldingen 11 en 12. Positieve lenzen werken convergerend. In afbeelding 13 zie je dat getekend: evenwijdig zonlicht wordt convergent en het divergente licht (van bijvoorbeeld een lampje) wordt minder divergent. De convergerende werking van een positieve lens wordt gebruikt in het fototoestel. Negatieve lenzen werken divergerend: een evenwijdige bundel wordt diver-._ afbeelding 11 gent. Een divergente bundel wordt nog sterker divergent (afbeelding 14). Negatieve lenzen worden daarom niet gebruikt voor een fototoestel, maar bijvoorbeeld wel voor brillen (zie paragraaf 4). CD een positieve lens evenwijdig (zon)licht Ä afbeelding 13 convergerende werking divergent licht brillen met positieve en negatieve Lenzen een negatieve lens Ä afbeelding 12 de doorsnede van een positieve en een negatieve lens afbeelding 14..,. divergerende werking evenwijdig (zon)licht divergent licht -31

8 BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht Lenzen en lichtbreking Je kunt de convergerende werking van een positieve Lens als volgt verklaren. Als een Lichtstraal door de Lens valt, wordt hij tweemaal gebroken ( = van richting veranderd). In afbeelding 15 zie je hoe dat bij een prisma gebeurt. De 'lens' in afbeelding 16 is opgebouwd uit stukjes glas in de vorm van een prisma. Elk stukje glas breekt het Licht dat erop valt in een bepaalde rich ting. Samen breken ze het licht naar één punt. afbeelding 15 ~ Zo wordt licht door een pri sma gebroken. Ä afbeelding 16 een vereenvoudigde voorstelling van een lens Het fototoestel Proef 3 Het fototoestel is een Lichtdichte doos voor het maken van beelden. Hiervoor wordt een Lens gebruikt. In afbeelding 17 zie je een (digitaal) fototoestel. Op de plaats waar het beeld wordt gevormd, bevindt zich een beeldvormende chip (of een film). De sluiter van het fototoestel is meestal dicht: er valt dan geen licht op de chip. Alleen als de ontspanknop wordt ingedrukt, gaat de sluiter even open en wordt er een foto gemaakt. Vlak voor de Lens bevindt zich nog een verstelbare opening: het diafragma. Hoe verder het diafragma openstaat, des te meer licht valt er door de Lens. Het diafragma regelt dus de hoeveelheid Licht die door de Lens valt. diafragma objectief (lens) sluiter chip afbeelding 17 ~ Zo is een ( digitaal) fototoestel gebouwd. -32 elektronica lcd-scherm (zoeker)

9 -33 Beelden maken met een fototoestel - De (positieve) lens van een fototoestel wordt het objectief genoemd. Dankzij die lens kun je beelden maken die scherp én lichtsterk zijn. In afbeelding 18 zie je hoe zo'n lens een beeld maakt. Vanuit elk punt van het voorwerp valt een divergente lichtbundel op de lens. De lens maakt van zo'n divergente lichtbundel een convergente lichtbundel. De chip moet precies op de plaats staan waar de lichtstralen bij elkaar komen. Op die manier wordt elk punt van het voorwerp ook weer als een punt ( dus scherp) afgebeeld. Je moet ervoor zorgen dat de afstand tussen lens en chip precies goed is. In het beeld zijn links en rechts, en onder en boven verwisseld (ten opzichte van het voorwerp). BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht afbeelding 18.à Zo maakt een positieve lens een beeld. IJ Maak nu de opgaven. Plus De gaatjescamera Je kunt ook lichtbeelden maken zonder lens. Dat kan met behulp van een gaatjescamera. In afbeelding 19 is een gaatjescamera getekend. In de voorkant van een doos is een klein gaatje geprikt. In de achterwand van de doos is een doorzichtig scherm aangebracht. In de tekening zie je hoe een beeld ontstaat. In het beeld zijn onder en boven, en links en rechts verwisseld. Een gaatjescamera maakt een beeld dat erg lichtzwak is. Door het gaatje kan immers maar heel weinig licht in de doos vallen. Je moet het scherm onder een dikke zwarte doek bekijken om het beeld te kunnen zien. Als je het gaatje groter maakt, wordt het beeld lichtsterker, maar ook minder scherp..&. afbeelding 19 hoe kleiner het gaatje, des te lichtzwakker maar ook scherper het beeld

10 BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht 3 Rekenen aan lenzen Het brandpunt is een belangrijke eigenschap van een lens. Waar zou die naam vandaan komen? µ~"31'/zi:i, efvró/gen : V.;J/lir.»f' ~nijijjn 9'r.-l3/i,.s ' Het brandpunt van een positieve lens Proef 4 In afbeelding 20 en 21 wordt een positieve Lens gebruikt als brandglas. De lens heeft een hoofdas. Dat is de lijn die door het midden O van de lens gaat en loodrecht op de lens staat. Het zonlicht valt evenwijdig aan de hoofdas op de Lens. Het punt waar de ( evenwijdige) Lichtstralen van de zon elkaar na de lens ontmoeten, noem je het brandpunt van de lens. Een voorwerp in zo'n brandpunt kan door de bundeling van het zonlicht erg heet worden; vandaar de naam. In tekeningen zet je bij het brandpunt de letter F (van focus= brandpunt). De afstand tussen het midden O van de lens en het brandpunt F heet de brandpuntsafstand f. Hoe kleiner de brandpuntsafstand is, des te sterker is de Lens. De brandpuntsafstand is een belangrijke eigenschap van een Lens. Deze afstand bepaalt hoe sterk een lens is.... afbeelding 20 de lens als brandglas + teken je als -34 afbeelding 21 ~ de stralengang door een positieve Lens brandpuntsafstand f.à afbeelding 22 Zo geef je schematisch een lens weer.

11 -35 - BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht Projectoren Positieve lenzen kom je ook tegen in projectoren. Denk bijvoorbeeld aan de beamer en de overheadprojector. De lens in de projector beeldt een voorwerp af op een scherm. - Bij een overheadprojector is dat voorwerp een 'sheet'. - Bij een beamer of videoprojector is dat voorwerp een lcd (liquid cristal display). De lens van een projector doet hetzelfde als de lens van een fototoestel (afbeelding 23). Lichtstralen uit één punt van het voorwerp worden door de lens ook weer naar één punt toe gebroken. Het scherm moet precies op de plaats staan waar de lichtstralen bij elkaar komen. Alleen dan zie je op het scherm een scherp beeld. De afstand tussen de lens en het voorwerp heet de voorwerpsafstand v. De afstand tussen de lens en het scherpe beeld wordt de beeldafstand b genoemd. voorwerpsafstand v beeldafstand b scherm condensorlens.,.. afbeelding 23 de stralengang door een beamer De lenzenformule Proef 5 Je kunt het verband tussen b, ven f onderzoeken met de opstelling van afbeelding 24. Het voorwerp is hier een dia. De lens maakt een beeld van de dia op het scherm. Uit dergelijke proeven blijkt dat voor b, ven f de Lenzenformule geldt: = V b f Voorbeeld Heleen wil met een overheadprojector van een sheet een scherp beeld ontwerpen op de muur. De lens van de overheadprojector heeft een brandpuntsafstand van 30 cm. De sheet ligt op 40 cm afstand van de lens. Bereken de beeldafstand.

12 BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht Je kunt de beeldafstand als volgt berekenen: - lamp voorwerpsafstand Formule opschrijven: - + V b f beeldafstand Formule invullen: b Naar de andere kant brengen: b Breuken uitrekenen: b cm-verdeling Omkeren: b"' 120 cm 1 De afstand tussen de lens en de muur moet dus 120 cm zijn. Je kunt deze berekening ook met je rekenmachine uitvoeren. À afbeelding 24 de opstelling voor het afleiden van de lenzenformule IJ Maak nu de opgaven. Plus Fresnellenzen Bij fotografie en bij de lichttechniek in filmstudio's worden onder andere fresnel-spotlights gebruikt voor de verlichting (afbeelding 25). Dit zijn sterke lampen waarvan de lichtbundel kan worden geregeld door de lens die voor de lamp zit. Deze lens is een fresnellens. Een fresnellens is geen massieve lens, maar is opgebouwd uit ringen glas of perspex. Elke ring is een stukje van een positieve lens (afbeelding 26). Een fresnellens is door zijn bouw veel lichter en dunner dan een even sterke massieve lens. -36 <11111 afbeelding 25 een fresnel-spotlight À afbeelding 26 Zo ziet een fresnellens er in doorsnede uit. Door de lens ( of de lamp) te verschuiven kan een brede divergente bundel worden gemaakt om het gehele podium te verlichten, maar ook een smalle bundel om iemand in het spotlight te zetten. Fresnellenzen vind je ook in vuurtorens, overheadprojectoren en op achterruiten van auto's.

13 -37 - BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht 4 Lichtstralen tekenen Petra heeft een mobieltje met een lens. Ze kan daarmee foto's van haar vakantie naar huis sturen. Maar hoe kan zo'n groot voorwerp door zo'n klein lensje worden afgebeeld? Constructiestralen In afbeelding 27 zie je hoe het licht van een lampje op een lens valt. In de lichtbundel zijn twee lichtstralen speciaal aangegeven. Van deze twee lichtstralen is altijd precies bekend hoe ze na de lens verder lopen. - Lichtstraal 1 gaat door het midden van de lens en verandert daarbij niet van richting. - Lichtstraal 2 loopt eerst evenwijdig aan de hoofdas. Na de lens gaat deze lichtstraal door het brandpunt van de lens. Met deze regels kun je tekenen hoe de twee lichtstralen door de lens worden gebroken. Op die manier kun je de plaats vinden waar ze weer in één punt samenkomen. Eventueel kun je nu ook tekenen hoe de andere lichtstralen naar dat punt toe worden gebroken. + + hoofdas hoofdas + + <illl afbeelding 27 constructiestralen hoofdas

14 -38 BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht Op de plaats waar de lichtstralen samenkomen, ontstaat een scherp beeld van het lampje. Dat kun je zien als je op die plaats een scherm neerzet. Je kunt de twee lichtstralen dus gebruiken om de plaats van het beeld te 'construeren'. Daarom worden ze ook wel constructiestralen genoemd. De plaats van het beeld tekenen Met behulp van de constructiestralen kun je het beeld van een voorwerp voor een lens tekenen. Dat doe je zo (afbeelding 28): 1 Teken de hoofdas en de beide brandpunten (als deze nog niet getekend zijn). 2 Geef in de tekening de twee uiterste punten van het voorwerp aan. Noem deze punten L 1 en L 2 3 Bepaal met behulp van de constructiestralen de plaats van de beide beeldpunten. Het beeldpunt van L 1 noem je 8 1 en het beeldpunt van L 2 noem je Teken het beeld tussen 8 1 en 8 2 Soms is het voorwerp groter dan de lens. In dat geval mag je in de tekening de lens naar boven en onder verlengen. Daarna kun je weer constructiestralen gebruiken om de plaats van het beeld te vinden. Als L 1 op de hoofdas ligt, construeer je alleen het beeld van L 2 Daarna teken je 8 1 recht boven of onder 8 2 op de hoofdas van de lens. + afbeelding 28 ~ Zo teken je de plaats van het beeld. De vergroting berekenen Proef 6 Als je de afmetingen van het voorwerp en van het beeld kent, kun je de vergroting N berekenen: lengte beeld N = lengte voorwerp Als het beeld groter is dan het voorwerp, is N groter dan 1. Als het beeld kleiner is dan het voorwerp, is N kleiner dan 1.

15 -39 - Voorbeeld Baukje fotografeert Jannie met haar mobieltje. Jannie is 1,60 m lang. Op de chip is ze 8,0 mm lang. Bereken de vergroting. Er geldt: BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht lengte beeld 0,80 cm N = 0,005 lengte voorwerp 160 cm Een tweede vergrotingsformule + Uit afbeelding 29 kun je afleiden, dat voor de vergroting ook geldt: N = b V V F b Deze formule gebruik je vaak in combinatie met de lenzenformule. Voorbeeld Lees nog eens het voorbeeld aan het einde van paragraaf 3 over de overheadprojector. Bereken hoe sterk de sheet wordt vergroot. A afbeelding 29 Uit deze tekening kun je een formule voor de vergroting afleiden. b = 120 cm (berekend met de lenzenformule) v = 40 cm b 120 N = 3 V 40 IJ Maak nu de opgaven. Plus De zoomlens Een zoomlens of zoomobjectief (spreek uit zoem, met een langgerekte 'oe') is een objectief met een variabele brandpuntsafstand. Zulke lenzen worden veel toegepast op foto-, film- en videocamera's. Met een zoomlens kun je eenvoudig het te fotograferen onderwerp 'dichterbij halen' (afbeelding 30). De brandpuntsafstand wordt veranderd door bepaalde lenzen in het objectief ten opzichte van elkaar te verschuiven. Dat heet optische zoom. In veel digitale video- en fotocamera's wordt ook gesproken over digitale zoom. Hierbij wordt eigenlijk een stuk van het beeld weggesneden, en het overgebleven deel wordt vervolgens weer vergroot. Daarbij gaan echter beeldpunten verloren en wordt het beeld A afbeelding 30 minder scherp. Dit digitale fototoestel heeh een zoomlens van 18 tot 55 mm.

16 BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht - 5 Oog en bril Kees wil de kleine lettertjes in de krant lezen. Hij zet daarbij zijn bril af om ze beter te kunnen zien. Hoe kan dat? Het oog In afbeelding 31 is een oog in doorsnede getekend. Als er licht op het oog terecht komt, passeert het achtereenvolgens: - het hoornvlies; - de voorste oogkamer; - de pupil (een opening in de iris); - de ooglens; - het glasachtig Lichaam. Ten slotte komt het licht op het netvlies terecht. Het netvlies bevat een groot aantal LichtgevoeUge zintuigcellen. Als er licht op deze zintuigcellen valt, geven ze elektrische impulsen af. Deze impulsen worden door de oogzenuw doorgegeven aan de hersenen. Pas als je hersenen die impulsen ontvangen, zie je iets. hoornvlies ~ -s harde oogvlies,,, glasachtig lichaam - --netvlies blinde vlek oogzenuw À afbeelding 31 een doorsnede van het oog -40 De werking van het oog In afbeelding 32 zie je wat er in een oog gebeurt als je ergens naar kijkt. Op het netvlies ontstaat een beeld van het voorwerp voor het oog. Het beeld staat op de kop en is sterk verkleind.

17 - BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht Het licht dat in het oog terecht komt wordt verschillende keren gebroken: eerst door het hoornvlies, daarna door de ooglens en ten slotte door het glasachtig lichaam. De combinatie hoornvlies-ooglens-glasachtig lichaam heeft dezelfde werking als één positieve lens: het licht wordt zo gebroken dat er op het netvlies een scherp beeld ontstaat. De afstand tussen ooglens en netvlies kan niet worden veranderd: de beeldafstand is altijd even groot (ongeveer 17 mm). De hoeveelheid licht die op je netvlies valt, wordt geregeld door de iris (net als het diafragma van een fototoestel). Als er fel licht op het oog valt, is de pupil klein. In zwak licht is de pupil groot (afbeelding 33). netvlies lens afbeelding 32 ~ de beeldvorming in het oog afbeelding 33 À De pupil kan van grootte veranderen. Accommoderen Proef 7, 8 en 9 Rond de ooglens ligt een kring van spiertjes. Deze spiertjes kunnen de ooglens platter en boller maken. Dat wordt het accommoderen van het oog genoemd. Als je de ooglens boller maakt, wordt hij sterker. Maak je hem platter, dan wordt hij minder sterk (afbeelding 34). Als je naar een voorwerp in de verte kijkt, is de ooglens vrij plat. Het licht dat in het oog valt, divergeert nauwelijks. Daarom hoeft de lens niet erg sterk te zijn om het voorwerp scherp af te beelden. Als je naar een voorwerp kijkt dat vlakbij is, bijvoorbeeld tijdens het lezen van een boek, is de ooglens veel boller. Het licht dat in het oog valt, divergeert behoorlijk. De lens moet dan vrij sterk zijn om een scherp beeld op het netvlies te vormen. afbeelding 34 À het accommoderen van je oog Brillen Helaas werken ogen niet altijd optimaal. Als je bijziend bent, zijn je ooglenzen te sterk (of is je oogas te lang). Voorwerpen die wat verder weg zijn, kun je dan niet goed zien. In afbeelding 35 zie je hoe dat komt: de ooglens vormt het beeld van zo'n voorwerp niet óp, maar vóór het netvlies. Iemand die bijziend is, heeft een bril met negatieve lenzen nodig. Het licht wordt dan (in totaal) minder sterk gebroken. -41

18 BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht Als je verziend bent, zijn je ooglenzen te zwak (of is je oogas te kort). Voorwerpen die vlakbij zijn, kun je dan niet goed zien. In afbeelding 36 zie je hoe dat komt: de ooglens breekt het Licht niet genoeg om een scherp beeld op het netvlies te laten ontstaan. Als je in de verte wilt kijken, moeten je ooglenzen voortdurend accommoderen. Dat is nogal vermoeiend. Iemand die verziend is, heeft een bril met positieve glazen nodig. Het licht wordt dan (in totaal) sterker gebroken. Oudere mensen dragen vaak een leesbril, omdat ze oudziend zijn. Hun accommodatievermogen is afgenomen. Het oog is dan niet meer in staat de ooglens voldoende bol te maken. Daardoor kunnen oudere mensen niet meer van dichtbij scherp zien en hebben ze de hulp nodig van een bril met positieve glazen. Zo'n bril wordt ook wel een 'leesbril' genoemd. Dioptrie Een oogarts en een opticien gebruiken de dioptrie ( dpt) om de sterkte S van brillenglazen aan te geven. Je kunt de sterkte van een lens (in dioptrie) als volgt bepalen: -=====: 1 Reken de brandpuntsafstand om in m. 2 Reken dan uit: 1/f. 3 Het getal dat je vindt, is de lenssterkte in dioptrie. In formule: Ä afbeelding 35 Bijziendheid wordt gecorrigeerd met een negatieve lens. s = 1 f Een brillenglas met een lenssterkte van +2 dpt heeft dus een brandpuntsafstand van 50 cm. [J Maak nu de opgaven. Plus Contactlenzen Ä afbeelding 36 Verziendheid wordt gecorrigeerd met een positieve lens. In plaats van een bril kun je ook contactlenzen dragen (afbeelding 37). Glazen contactlenzen zijn al wel honderd jaar oud. In 1938 werden de eerste contactlenzen van kunststof gemaakt. Tegenwoordig kun je kiezen uit zachte en harde contactlenzen, beide met hun voor- en nadelen. Een contactlens ligt niet direct op het hoornvlies, maar drijft op het traanvocht. Daardoor kan het traanvocht tussen lens en hoornvlies regelmatig worden ververst. Dat is nodig om te voorkomen dat het hoornvlies een tekort aan zuurstof krijgt. Anders kan het hoornvlies gemakkelijk beschadigd worden. -42 Ä afbeelding 37 contactlenzen indoen

19 -EXTRA BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht 7 Digitaal fotograferen In de laatste twintig jaar heeft er een grote doorbraak plaatsgevonden op het gebied van audio en video: de analoge techniek heeft plaatsgemaakt voor de digitale. Een van de uitgesproken voorbeelden daarvan is de digitale camera. De werking van de conventionele camera hangt alleen af van chemische en mechanische processen, terwijl het bij de digitale camera vooral draait om het elektronische beeldverwerkingsysteem. In dit artikel gaan we nader in op het digitale aspect van de fotografie. afbeelding 38..,.. fotograferen met een digitale camera Beeldvormende chip In de digitale camera (afbeelding 38) wordt het voorwerp door de lens afgebeeld op een beeldvormende chip of eed (charge-coupled device). Deze chip kan per toestel sterk in grootte variëren, maar is in de regel ongeveer 12 bij 18 mm groot (afbeelding 39). Als er een lichtbeeld op de chip wordt gevormd, legt de chip het beeld vast met een groot aantal beeldpunten, pixels genoemd, bijvoorbeeld 4 megapixel (4 miljoen beeldpunten). Deze beeldpunten worden in een geheugen opgeslagen en kunnen later weer worden opgeroepen, bijvoorbeeld op een pc. Resolutie Het kleinste detail dat een camera kan vastleggen, wordt de resolutie genoemd. De resolutie hangt af van het aantal pixels. De huidige standaard is ongeveer 4 megapixel (2240 x 1680 pixels). Een veel hogere resolutie is niet zo zinvol, -44 omdat de kwaliteit van de lens dan de beperkende factor is. Hoe hoger de resolutie is, des te beter zijn de mogelijkheden om de opname zonder kwaliteitsverlies groot af te drukken op een inkjetprinter. Kleuren fotograferen De sensoren van de beeldvormende chip, waarop het beeld wordt gevormd, zijn kleurenblind. Dat wil zeggen dat ze niet kunnen zien welke kleur licht ze waarnemen. Een van de manieren om dat op te lossen, is gebruik te maken van filters. Een draaibare filterhouder Sensoren zijn kleurenblind via het rode, groene en blauwe filter. Door de drie beelden na afloop te combineren komt het oorspronkelijke kleurenbeeld weer tevoor- afbeelding 39 de chip schijn. Het is in principe mogelijk met de drie primaire kleuren rood, blauw en groen alle andere kleuren weer te geven. Dat heet additieve kleurmenging. Een nadeel van de hierboven beschreven techniek is dat het tijd kost om alle drie kleurenopnamen te maken. Bij de nieuwste toestellen heeft men manieren bedacht om met een permanent filter en een flinke dosis computerbewerking toch het gewenste effect te krijgen.

20 - EXTRA BASISSTOF Hoofdstuk 2 Licht.,... afbeelding 40 de draaibare filterhouder Sluitertijd en diafragma De digitale camera moet de hoeveelheid licht kunnen regelen die op de chip valt. De camera heeft twee mogelijkheden om dat te doen: - Met het diafragma. Dit is een verstelbare opening voor de lens. Hiermee kan de hoeveelheid licht worden geregeld die op de chip valt. In de meeste digitale camera's gebeurt dat regelen automatisch. - Via de sluitertijd. De sluiter regelt de belichtingstijd. Beide processen vinden samen plaats om ervoor te zorgen dat de chip de juiste hoeveelheid licht krijgt. Digitale spiegelreflex Populair bij fotografen zijn de digitale spiegelreflexcamera's. Het beeld in deze camera's wordt gevormd op een chip van 2,4 bij 3,6 cm, maar de sluitertijd, diafragmaopening en beeldscherpte kunnen door de fotograaf met de hand worden ingesteld. Het te fotograferen voorwerp kan met een spiegel via de lens worden bekeken. Brandpuntsafstand De meeste digitale camera's gebruiken automatische focussingtechnieken om een scherp beeld op de chip te krijgen. Een sensor meet de voorwerpsafstand en de lens wordt automatisch zo ver van de chip gezet dat er een scherp beeld ontstaat. Omdat de chip van de digitale camera over het algemeen klein is, is de brandpuntsafstand ook klein. Zo is de brandpuntsafstand van de camera in een mobieltje ongeveer 5 mm. Meteen feedback over wat je fotografeert Beelden opslaan De meeste digitale camera's hebben aan de achterzijde een lcdscherm, waarop je de opname kunt bekijken die je wilt maken of die je al hebt gemaakt. Dat is een van de grote voordelen van de camera: je krijgt onmiddellijk feedback over wat je fotografeert. Je wilt natuurlijk niet alleen de opname op de camera bekijken, maar ook op bijvoorbeeld een pc. Het op de chip gevormde beeld wordt pixel voor pixel ( drie voor elke kleur) opgeslagen op een geheugenkaart. Met een kabeltje kunnen de gege- vens naar de computer worden getransporteerd, en vervolgens naar een printer, dvd of harde schijf worden doorgestuurd. Er bestaan speciale computerprogramma's, waarmee je de foto's digitaal kunt bewerken. Dat heet fotoshoppen. Zijn er ook nadelen aan de digitale camera? Jazeker, maar dat heeft meer te maken met de charmes van de fotografie. De met zorg gemaakte foto heeft plaatsgemaakt voor massa's kiekjes, weggeschreven op de harde schijf van de pc. De romantiek is er een beetje uit. Vrij" naar: HowStuffWorks IJ Maak nu de opgaven. -45