Uitwerkingen. Hoofdstuk 2 Licht. Verkennen

Transcriptie

1 Uitwerkingen Hoofdstuk 2 Licht Verkennen I a. Teken het gebouw met de zon in de tekening. De stand van de zon bepaalt waar de schaduw terecht komt. b. Maak een tekening in bovenaanzicht. Jij staat voor de spiegel, de spiegel is een lijntje. Jouw spiegelbeeld staat even ver achter de spiegel als dat jij ervoor staat. II a. een beamer b. eigen waarnemingen van de leerling III A IV a. Dat ligt eraan of je door een positieve of door een negatieve lens kijkt. b. een verrekijker of een microscoop c. kleiner V a. rood, oranje, geel groen, blauw, paars. b. warmtestraling c. UV-straling 1

2 2.1 Ontdekken Onderzoek! 1 Het stuk papier gaat uiteindelijk branden. Activiteit 1 Eigen resultaten van de leerlingen. 2 de kleinere 3 de kleinere 4 eigen resultaat van de leerlingen (Hangt af van de druppelgrootte) 5 eigen resultaat van de leerlingen 6 de stand van de zon. de stand van het blad. Eindproduct eigen reactie van de leerlingen eigen tekeningen van de leerlingen 2

3 2.1 Begrijpen Activiteit 2 De dikste lens heeft de kleinste brandpuntsafstand. Activiteit 3 Als de afstand van de lamp tot de lens groter is dan de brandpuntsafstand. Een convergerende bundel. Dan wordt de bundel steeds meer divergent. Activiteit 4 De lichtstralen die de lens uitkomen gaan divergent. De tekening moet lijken op figuur a. niet waar; buigt lichtstralen van elkaar af. b. waar c. waar d. niet waar; bij een sterkere lens licht het brandpunt dichter bij de lens. e. niet waar, een divergente bundel. f. waar g. niet waar; in het beeldpunt. h. niet waar; kunnen ook holle lenzen zijn. 2 3 a. evenwijdige lichtbundel b. Het brandpunt van de lens is dat punt waar de lichtstralen bij elkaar komen. c. 2 d. ja 4 evenwijdige lichtbundel 3

4 5 a. De lichtbron staat in het brandpunt. b. De lichtstralen komen in het brandpunt bij elkaar. c. De lichtstralen komen samen in het beeldpunt. d. Impact NaSk 3 vwo 6 a. De lichtstralen worden naar elkaar toe gebogen. b. De middelste lens is de sterkste lens. Deze heeft de sterkste afbuiging. c. Van de eerste lens, want daar valt een evenwijdige lichtbundel op. 7 a. De lichtstralen worden naar buiten toe afgebogen. b. De derde. Deze heeft de sterkste afbuiging. c. Van de eerste lens kun je het brandpunt bepalen. d. De lichtstralen snijden elkaar niet meer na de afbuiging. Er is geen beeldpunt. 8 a. Bolle lenzen zijn in het midden dikker dan aan de rand. Dat zijn de lenzen B, C, D en F. b. Holle lenzen zijn aan de rand dikker dan in het midden. Dat zijn de lenzen A, en E. c. B en C d. Bolle lenzen hebben een reëel brandpunt. 4

5 1.1 Beheersen Activiteit 5 De bundel wordt steeds breder. Er komt een evenwijdige bundel uit de lens. 9 a. niet waar; omgekeerd evenredig b. niet waar; meter hoort bij lengte en dioptrie bij lenssterkte c. waar d. waar e. waar 10 a. De brandpuntsafstand (in meter) staat onder de deelstreep. b. Bij een twee keer zo kleine f krijg je een twee keer zo grote S. Dit komt omdat de f in de formule onder de deelstreep staat. c. f = 0,5 m d. =, = 8 dpt 11 a. = = 357 dpt, b. De afstand van de lens tot de chip is heel klein. 12 a. 1,5, 0,67 m b. S = 3 dpt heft een twee maal zo kleine f omdat S omgekeerd evenredig is met f. c. Een bril met min-glazen heeft holle lenzen. d. 3,5 1 3,5 0,29 m 13 a. Het lampje moet tussen het brandpunt en de lens staan. b. Nee, de lichtstralen buigen uit elkaar. c. Omdat de lamp dichterbij de lens komt wordt de bundel nog breder. d. Voor een evenwijdige bundel moet het lampje precies in het brandpunt staan. 5

6 14 a. Positief want de lichtstralen worden naar elkaar toe afgebogen. b. Een fresnellens is veel dunner en lichter dan een gewone lens. c. Er komt geen evenwijdige maar een divergerende bundel uit de lens. d. Wanneer de lamp in het brandpunt zou staan zou er een evenwijdige bundel uit de lens komen. De lamp moet dus tussen de lens en het brandpunt staan want de bundel is divergent. 15 a. Nu heb je geen dikke leesloep in je handen. Hij is veel handzamer. b. B 6

7 2.1 Verdiepen 16 a. het brandvlak b. een punt boven of onder het brandpunt dat op het brandvlak ligt c. bij evenwijdige bundels die niet langs de hoofdas op de lens vallen 17 a. b. Een zwarte pan absorbeert meer zonne-energie dan een witte pan. c. De zon draait in de loop van de dag van oost naast west en dus moet de spiegel meedraaien. De lichtstralen van de zon blijven dan steeds loodrecht op de spiegel vallen. 18 a. De schotel convergeert het signaal naar één punt, het brandpunt. b. De antenne van de ontvanger wordt in een bijbrandpunt van de schotel geplaatst. c. De schotel is groot genoeg om voldoende signaal op te vangen en concentreert dit signaal op de antenne. d. De hoofdas van de schotel deelt de kijkrichting naar de satelliet en de richting van de antenne in twee gelijke delen. e. Een verticale schotel is gemakkelijker in te stellen. f. De satelliet staat recht boven de evenaar en heeft een omloopstijd van 24 uur. Hierdoor lijkt het of de satelliet op een vast punt aan de hemel staat. De schotel kan dan op één punt gericht blijven. 19 a. De ster staat oneindig ver weg. De lichtstralen vallen daardoor evenwijdig op het objectief. b. Het beeld ontstaat in het brandpunt van het objectief. c. Het oculair. d. Om zoveel mogelijk licht van de ster op te vangen. 20 a. Het oculair moet aan de zijkant zitten omdat de lichtstralen door de spiegel worden teruggekaatst. Je kunt het oculair niet direct in het brandpunt plaatsen, omdat dat het hoofd van de waarnemer de invallende lichtstralen tegenhoudt. b. De holle spiegel convergeert de lichtstralen naar één punt net als een bolle lens. c. Een spiegel is goedkoper omdat er maar één oppervlak geslepen hoeft te worden. Een spiegel kan ook veel groter gemaakt worden omdat die aan de onderkant ondersteund kan worden. 7

8 2.2 Ontdekken Onderzoek! 1 In figuur 24 is de molen SCHERP en het bloemenveld WAZIG. 2 op de voorgrond en de achtergrond Activiteit 6 eigen resultaten van de leerlingen 3 De afstand van de lens tot de lens verkleinen of vergroten. Activiteit 7 eigen metingen van de leerlingen 4 ja Activiteit 8 eigen meetresultaten van de leerlingen 5 ja 6 Dan staat het voorwerp tussen het brandpunt en de lens. Achter de lens ontstaat dan een divergerende bundel. Eindproduct Eigen resultaten van de leerlingen. 8

9 2.2 Begrijpen Activiteit 9 Het beeld komt verder van de lens te staan. Bij de lens met f = 5 cm. Bij de lens met f = 5 cm. 21 a. niet waar; gaat achter de lens door het brandpunt b. niet waar; gaat achter de lens in dezelfde richting verder c. waar d. niet waar; staan omgekeerd e. waar 22 a. De lichtstraal wordt achter de lens niet gebroken. b. 23 a. De bovenste lichtstraal gaat achter de lens door het brandpunt. b. De onderste lichtstraal gaat achter de lens rechtdoor in dezelfde richting. c. de convergerende en de verkleinde werking d. De beeldpunten vallen dan niet meer op het scherm. Je krijgt dan beeldvlekken. 24 a. het netvlies b. Dan draaien (na enige tijd) de hersenen het beeld weer om. 25 a. b. c. meer divergent. d. verder weg. e. zie afbeelding f. groter. 9

10 26 a. b. tekening c. Wanneer een lichtstraal vóór de lens door het brandpunt gaat, wordt de lichtstraal zo gebroken dat deze evenwijdig aan de hoofdas verder gaat. d. klopt, deze lichtstraal komt ook in het beeld terecht. 10

11 2.2 Beheersen Activiteit 10 Het beeld ontstaat verder van de lens vandaan, omdat het voorwerp dichterbij de lens staat. Activiteit 11 wazig. Beide lampen staan op verschillende afstanden van de lens. Hoe kleiner de lensopening, hoe scherper het beeld. Het beeld wordt dan scherper. Er komt minder licht op de film. 27 a. niet waar; je hebt minstens twee beeldpunten nodig b. waar c. niet waar; soms ook een minder divergente lichtbundel, dit is afhankelijk van de plaats van het voorwerp ten opzichte van de lens d. waar e. niet waar; het beeld blijft met een kleinere lens even groot. f. waar 28 a. afbeelding (een vraag zonder vervolgopdracht) b. Deze lichtstraal wordt niet afgebogen door de lens. c. d. zie afbeelding e. zie afbeelding 11

12 29 a. Deze lichtstraal valt loodrecht op de lens en is daarmee ook een bijzondere lichtstraal. b. c. zie afbeelding hierboven. d. Een positieve lens keert het beeld om als het voorwerp verder dan het brandpunt van de lens staat. e. Een positieve lens kan zowel vergroten als verkleinen. Als het voorwerp dichtbij de lens staat is het beeld groter dan het voorwerp. 30 a,b en c 31 a. b. d. Het beeldafstand is groter dan de voorwerpsafstand. Het beeld is dan groter. c. virtueel d. Beeld is verkleind. 12

13 32 a. 33 a. b. b. zie afbeelding hierboven c. Het grootte van het beeld is gelijk aan de grootte van het voorwerp. N = a. c. Je moet van de andere kant in de lens kijken. Het beeld is virtueel. b. zie afbeelding hierboven c. Beide beeldpunten bevinden zich op verschillende afstanden achter de lens. d. Het beeld van de blauwe lamp is het grootst. Dat ontstaat op een grotere afstand achter de lens. 13

14 35 a. Jelle tekent de lichtstraal die door het midden gaat niet vanaf het zelfde punt als de loodrechte lijn. b. Tieske tekent de lijn die door het midden gaat niet in dezelfde richting door achter de lens. c. Zie afbeelding bij vraag 32a. 36 a. Deze lichtstraal is geen bijzondere lichtstraal want hij valt niet loodrecht op de lens en gaat ook niet door het midden van de lens. b. c. zie afbeelding hierboven 37 a. De scherm is meer naar de lens toe verplaatst want de lichtstralen worden met een lens met een kleinere brandpuntsafstand sterker gebroken. b. Het beeld is kleiner geworden. 38 a. Het beeld is nog steeds scherp want het brandpunt van de lens is onveranderd. b. Het beeld is minder helder geworden want er valt minder licht door de lens. c. Het beeld blijft compleet maar wordt wel lichtzwakker. 14

15 39 a. Emile kijkt door een negatieve lens. b. Nee, er zijn verschillende vergrotingen mogelijk. c. Door de lens te verplaatsen en dan de afstand van zijn oog tot de lens mee te veranderen. d. Dan zal het beeld kleiner worden. Activiteit 12 Bij elke meting van b en v is S hetzelfde. 15

16 2.2 Verdiepen 40 a. b = = 16 cm b. b = = 16 cm 41 a., f = = 5,0 cm S =, = 20 dpt b., = 0, ,1333 = 0,20 f = = 5,0 cm, S =, = 20 dpt 42 a. S = = 4,61 dpt, b., = 4,6 0,05 = 4,55 v = = 0,22 m = 22 cm, 16

17 c. Het voorwerp staat al bijna in het brandpunt. Er is een heel kleine aanpassing van de afstand van de film tot de lens nodig om het beeld scherp te krijgen. 43 a. S = = - 5,0 dpt, b. = -0,050 0,050 = -0,10 b =, = -10 cm c. = -0,050 0,20 = -0,25, b =, = - 4,0 cm 44 a. Voorwerpsafstand en brandpuntsafstand liggen vast. Volgens de lenzenformule ligt dan ook de beeldafstand vast. b. b = = 30 cm c. b = = 15 cm d. Je kunt de waarden van b en v in de lenzenformule verwisselen. De brandpuntsafstand van de lens is gelijk gebleven. e. Het beeld is nu verkleind. Bij een grote voorwerpsafstand hoort een kleine beeldafstand. Bij een kleine beeldafstand is het beeld verkleind. 17

18 45 a. b. zie tekening c. zie tekening d. De mate van breking van de positieve lens is gelijk aan de breking van de negatieve lens. Lichtbreking kan beide kanten op en kan dan dus worden omgekeerd. e. zie tekening 18

19 2.3 Ontdekken Onderzoek! 1 Een fotofilmpje is een NEGATIEF, je ziet alles in omgekeerde kleuren. Een dia geeft het voorwerp weer zoals het in het echt ook is. Activiteit 13 Eigen bouwsel van de leerlingen. 2 eigen metingen van de leerlingen Activiteit 14 Eigen meetresultaten van de leerling 3 eigen ontwerp van de leerling 4 eigen metingen van de leerling 5 Het beeld wordt minder scherp. Eindproduct eigen bouwsel van de leerlingen 19

20 2.3 Begrijpen Activiteit 15 Het beeld verschuift naar achteren. Het beeld wordt dan groter. eigen metingen van de leerlingen 46 a. niet waar; een zwakkere lens maakt een groter beeld op een grotere afstand. b. niet waar; wordt kleiner c. waar d. niet waar; van 100 % e. niet waar; N = 4 f. niet waar; wordt minder 47 a. het beeld dat gevormd wordt door een beamer of een diaprojector b. het beeld dat gevormd wordt door een fotocamera of een videocamera 48 a. Je deelt de hoogte van de tweede foto door de hoogte van het origineel. b. 130 % c. 33 % 49 a. Bij B, C en E. b. Bij A. c. Bij E. d. A is twee maal zo groot als B. 50 a. Het beeld van de gloeilamp want die staat het dichtst bij de lens. b. c. Ja d. De kaars is verkleind; de gloeilamp is vergroot 51 Fototoestel = verkleind Overheadprojector = vergroot Brandglas = verkleind Diaprojector = vergroot Projector digibord = vergroot 52 a. verder weg b. beide c. kleiner d. naar de beeldchip toe. 53 A, want door de sterkere lens worden de lichtstralen sterker gebroken. 20

21 54 a. b. De lens bevindt zich op het snijpunt van de twee lichtstralen. c. zie afbeelding d. zie afbeelding e. Het voorwerp moet op twee keer de brandpuntsafstand staan. 55 a. Met een factor 1,25 b. 1,25 x 1,25 = 1,56 c. Het oppervlak wordt twee maal zo groot, dus lengte en breedte worden 2 is 1,41 maal zo groot. De vergrotingsfactor is dus 1,41. d. Met een factor = 0,71 56 a. Lynn heeft gelijk. Een telelens is een lens die sterk vergroot. De brandpuntsafstand is bij deze lens heel groot. Een telelens is een zwakke lens. b. De lenzen moeten een grote brandpuntsafstand hebben. Daarom zijn ze zo lang. c. Doordat de lenzen sterk vergroten ontstaat een lichtzwak beeld. Om dat te verhelpen hebben telelenzen een grote diameter zodat er veel licht invalt. d. De afstand van de lens tot de chip is erg klein. Er is geen plaats voor een lange lens want die gaat behoorlijk uitsteken. 21

22 2.3 Beheersen Activiteit 16 De beeldgrootte delen door de voorwerpsgrootte. Ja. Ja. Voorwerpsafstand verkleinen. Activiteit 17 Ja. 57 a. waar b. niet waar; de grootte van het beeld gedeeld door de grootte van het voorwerp c. waar d. waar e. waar f. waar 58 a. breedte beeld = N x breedte voorwerp 700 cm = N x 3,5 cm N = = 200 maal, b. De beeldafstand is 200 x de voorwerpsafstand. 59 a. breedte beeld = N x breedte voorwerp breedte beeld = 30 x 36 mm breedte beeld = mm (108 cm) b. breedte beeld = N x breedte voorwerp 60 cm = 30 x breedte voorwerp breedte voorwerp = = 2,0 cm c. De beeldafstand is groter want de vergroting is groter dan 1. d. beeldafstand = N x voorwerpsafstand 15 m = 30 x voorwerpsafstand voorwerpsafstand = = 0,5 m 60 a. breedte beeld = N x breedte voorwerp 3 cm = 2,5 x breedte voorwerp breedte voorwerp = = 1,2 cm, b. beeldafstand = N x voorwerpsafstand 30 cm = 2,5 x voorwerpsafstand Voorwerpsafstand = = 12 cm, 61 a. breedte beeld = N x breedte voorwerp 80 cm = N x 16 cm N = = 5 maal 22

23 62 a. b. beeldafstand = N x voorwerpsafstand 20 cm = 5 x voorwerpsafstand voorwerpsafstand = = 4,0 cm c. Het beeld is even scherp als bij de eerste lens dus moet de lens de dezelfde sterkte hebben. d. De grootte van de lens is verschillend. e. De opening van de tweede lens is groter dan de opening van de eerste lens. f. De derde lens is sterker. Een sterkere lens breekt de lichtstralen sterker naar elkaar toe waardoor er een kleiner beeld op het scherm ontstaat. g. Het beeld is helderder geworden. Het beeld is nu kleiner. b. zie afbeelding bij a. c. Het beeld is 2,5 maal zo groot als voorwerp. d. Je kunt de vergrotingsfactor berekenen door b te delen door v N =. e. De twee driehoeken zijn gelijkvormig. 63 a. beeldgrootte = N x voorwerpsgrootte 1,2 cm = N x 165 cm, N = = 0,0073 maal beeldafstand = N x voorwerpsafstand 2,0 cm = 0,0073 x voorwerpsafstand, voorwerpsafstand = = 274 cm = 2,7 m, b. Kleiner dan want er wordt een (veel) groter beeld gevormd. 23

24 64 a. N = =,, = 4 maal b. Je weet de beeldafstand en de voorwerpsafstand niet. c. d. b = N x v is (bijna) dezelfde vergrotingsfactor. e. zie afbeelding hierboven 65 a. Je kunt verschillende brandpuntsafstanden instellen. b. 20 x 4,6 cm = 92 cm c. Bij maximaal inzoomen is de brandpuntsafstand 92 mm d., = 22 dpt., = 11 dpt e. De beeldafstand moet aangepast worden (scherpstellen). 66 a. Bij maximaal inzomen wil je een voorwerp dat ver weg is groter op de foto hebben. Dan moet de lens zo zwak mogelijk zijn. Een zwakkere lens heeft een grotere brandpuntsafstand. b. b = N x v 0,105 cm = N x 60 cm N =, = 0,00175 lengte beeld = 0,00175 x 4,0 m = 0,0070 m (7,0 mm) breedte beeld = 0,00175 x 3 m = 0,00525 m (5,3 mm) c. b = N x v 0,0038 m = N x 60 m N =, = 0,

25 lengte beeld = 0, x 70 m = 0,00443 m = 4,4 mm breedte beeld = 0, x 20 m = 0,00127 m = 1,3 mm Het hele gebouw past op de beeldchip. d. Als de beeldpunten (links van de lens) verder uit elkaar liggen is het beeld het grootst. e. Bij een klein beeld is de sterkte van de lens het grootst want dan worden de lichtstralen het sterkst afgebogen. 67 a. Het voorwerp is 120 cm en het beeld is 40 cm. Het beeld is verkleind. b. Het beeld is omgekeerd. Een positieve lens keert het beeld om. c. b = N x v 40 cm = N x 120 cm N = = 0,33 maal d. v = 3 x b 120 cm = 3 x 40 cm. De stelling v = 3 x b klopt dus. e. 25