8 Licht. Licht en kleur. Nova

Transcriptie

1 8 Licht 1 Licht en kleur 1 a rood, oranje, geel, groen, blauw en violet b Een zwart voorwerp absorbeert bijna al het zonlicht en zet het om in warmte. c een (zak)spectroscoop d Het witte voorwerp lijkt geel te zijn. e De golflengtes van zichtbaar licht liggen tussen ongeveer 400 en 750 nm. 2 Zie figuur 1. Een deel van de lichtstralen die op de appel vallen, komt na terugkaatsing door de appel in het oog van Alex terecht. De appel ziet er groen uit omdat de appel alleen het groene licht uit het zonlicht weerkaatst. licht van zon of lamp figuur 1 3 kledingstuk zuiver rood licht zuiver groen licht wit T-shirt + + groen T-shirt + rood T-shirt + zwart T-shirt 4 a Bovenste foto: de afbeelding is daar minder dof dan bij de onderste foto. b Bij gekleurd (bruin) licht: dat zie je bijvoorbeeld aan het koffiekopje. c In de bovenste foto: in daglicht (zonlicht) zitten alle kleuren, dus kunnen ook alle kleuren op de foto komen. d wit e lichtbruin f doordat de lamp gekleurd licht geeft 69

2 5 a Vooral rood maakt een warme indruk, verder ook oranje en geel. b Vooral blauw licht geeft een koele indruk. c De tekenaar wil alle kleuren van zijn plaatjes zien zoals ze werkelijk zijn. Dus niet misvormd door bijvoorbeeld een gele lamp. *6 a Je kunt geen kleuren herkennen omdat een lagedruknatriumlamp geel licht geeft. Onder dit licht lijken veel auto s een zwarte/grijze kleur te hebben. b De auto s lijken veel op elkaar waardoor je je eigen auto moeilijk terug kunt vinden. c De parkeerplaats lijkt gevuld te zijn met voornamelijk zwarte auto s en voorwerpen en in het zwart geklede mensen. Op de parkeerplaats ontstaat zo een donkere en sombere sfeer waarin mensen zich onveilig voelen. 7 a 2700 K b Omdat er relatief veel rood licht in het lamplicht zit, maakt het licht van deze lamp een warme indruk. c Nee, de lamp bevat verhoudingsgewijs te veel rood en te weinig blauw licht. Daardoor zie je veel kleuren niet zoals ze werkelijk zijn. d Ja, rood (warm) licht wordt door mensen als knus ervaren. 8 a rood, groen en blauw b In een groen stukje van het beeld lichten de groene pixels op. In een rood stukje van het beeld lichten de rode pixels op. In een geel stukje van het beeld lichten de groene en rode pixels op. 9 a door alle pixels uit te zetten b door alle pixels aan te zetten c Grijs is een mengsel van zwart en wit. De pixels (rood, groen en blauw) branden dan allemaal op de helft van hun maximale lichtsterkte. *10 a (255, 0, 0) = fel rood; (0, 255, 0) = fel groen; (255, 255, 0) = fel geel; (255, 255, 255) = fel wit; (128, 128, 128) = grijs; (128, 128, 255) = lichtblauw b De drie kleuren van de RGB-code zijn ook de drie kleuren van de pixels die in een beeldscherm zitten. Plus Lasers 11 a Laserlicht is monochromatisch (heeft maar één kleur) en de stralen in een laserbundel blijven evenwijdig (de bundel divergeert niet). b voorbeelden: cd-speler, dvd-speler, aanwijzer (laserbundel om dingen mee aan te wijzen), lasershow, snijden van metalen, afstanden meten (lasergun van de politie) 12 Het licht van de laser wordt hier weerkaatst door rookdeeltjes in de lucht. Daardoor komt het licht in je ogen en zie je de laserstraal. *13 a In de ruimte is niets, dus het licht van de laser kan ook nergens door gereflecteerd worden. b Het is bekend hoe groot de snelheid van het laserlicht is. Als je weet hoe lang het licht erover doet van de aarde naar de maan en terug, dan kun je dus ook de afstand uitrekenen met de formule s = v t. c Doordat de aarde om zijn eigen as draait en de maan om de aarde draait, staan de laser op de aarde en de spiegel op de maan niet altijd in de juiste positie ten opzichte van elkaar. d s = v t = km/s 2, s = ,6 km, maar dit moet je nog door 2 delen: km (nauwkeuriger gaat niet met deze getallen). 70

3 2 Reflectie en verstrooiing 14 a De convergente bundel gaat naar een punt toe, de divergente bundel loopt uit elkaar. Zie figuur 2. lichtbron doorschijnend papier convergent figuur 2 divergent verlicht vlak figuur 3 b Zie figuur 3. c Bij indirect licht wordt het licht uit een lichtbron weerkaatst (bijvoorbeeld door een witte muur) en bij diffuus licht wordt het licht uit een lichtbron als het ware uit elkaar getrokken waardoor het alle kanten op gaat (bijvoorbeeld door een stuk doorschijnend papier). 15 a Bij iedere lamp hoort één schaduw. Bij twee lampen dus twee schaduwen. b kernschaduw c Hier wordt de schaduw van de ene lamp verlicht door de andere lamp. d Een tl-buis kun je voorstellen als een lange rij kleine lampen. De kernschaduw in figuur 15 is er dan niet meer. Voor elk punt onder de hand geldt dat er altijd wel een stukje van die tl-buis is waarvan het licht op die plek valt. Er is dan geen kernschaduw meer. 16 Zie figuur 4. figuur 4 71

4 17 a Zie figuur 5. figuur 5 b Peter is 1,80 m lang. De hoogte van de lamp is twee keer zo groot als Peter lang is. De lamp hangt dus op 2 1,80 = 3,60 m. 18 a Zie figuur 6. kernschaduw halfschaduw figuur 6 b Zie figuur 6. c Zie figuur 6: het donkergrijze gebied moet je blauw kleuren. d Zie figuur 6: het lichtgrijze gebied moet je rood kleuren. 72

5 e Als de muis begint te lopen is de vloer verlicht. Als hij in de halfschaduw komt, wordt de vloer geleidelijk donkerder totdat hij in de kernschaduw komt. Eenmaal in de kernschaduw blijft de vloer even donker totdat de muis de andere halfschaduw in loopt. De vloer wordt dan weer geleidelijk lichter totdat de muis de halfschaduw uit loopt. Eenmaal uit de halfschaduw is de vloer weer net zo verlicht als aan het begin van zijn wandeling. 19 a De lichtbundels worden weerkaatst door de talrijke waterdruppels die in de mist aanwezig zijn. Bij droog weer wordt het licht weerkaatst door in de lucht zwevende stofdeeltjes. Omdat er veel minder stofdeeltjes dan waterdruppels zijn, zie je de laserbundel bij mist beter. b Op een zonnige dag heb je direct licht met harde, scherpe schaduwen. Bij een bewolkte dag wordt het licht door de wolken diffuus weerkaatst. Het licht komt dan van alle kanten waardoor je geen scherpe, harde schaduwen hebt. c In de winter zijn de bergen bedekt met sneeuw. De sneeuw weerkaatst het zonlicht waardoor de wintersporters eerder verblind worden. *20 a als reflector of als diffuser b De paraplu wordt gebruikt als diffuser, want het licht van de lamp (links op de foto) gaat door de paraplu heen en belicht vervolgens de modellen. c Zie figuur 7. figuur 7 d De lamp hoeft nu minder fel te flitsen. De schaduwen zijn dan ook minder diep waardoor het licht zachter lijkt. e De bewering is juist, omdat bij een grote paraplu het licht door een groter oppervlak diffuus wordt weerkaatst of doorgelaten. Omdat het licht dan uit meer verschillende richtingen komt, zijn de schaduwen nu minder scherp en is het licht zachter. 21 a violet, blauw en een beetje groen b Als je naar een wolkeloze lucht kijkt, komt er geen zonlicht rechtstreeks in je ogen, enkel verstrooid licht. Omdat violet en blauw het sterkst verstrooid worden, overheerst het blauw. c Het zonlicht komt nu rechtstreeks in je ogen en moet een lange weg door de atmosfeer afleggen. Hierbij wordt het rode licht het minst verstrooid waardoor het merendeel van het licht dat in je ogen terechtkomt rood is. 73

6 *22 a Zie figuur 8. zonlicht 1,20 m 0,92 m 42 m figuur 8 b De verhouding van de hoogte en de lengte van de schaduw is voor stok en kerktoren hetzelfde. Bij de stok is dat 120 : 92. Bij de toren is dat hoogte : 42. Daaruit volgt: hoogte toren = (120 : 92) 42 = 55 m. c Eigenlijk zou hij vanuit het midden van de vloer van de toren moeten meten. Dan zou hij een grotere lengte dan 42 m vinden en dan vindt hij dus ook een grotere hoogte voor de toren. d Luuk moet opmeten hoe breed de onderkant van de toren is en de helft van die waarde optellen bij de lengte van de schaduw van de toren. *23 a Als je de lichtbron verder weg zet, wordt de schaduw kleiner. Maar N blijft altijd groter dan 1. Wel kun je heel dicht bij N = 1 komen, als je de lichtbron heel ver weg zet. Je kunt ook het voorwerp dichter bij het scherm zetten. Ook dan wordt de schaduw kleiner en kun je heel dicht bij N = 1 komen. Is er eigenlijk nog wel een schaduw als je het voorwerp tegen het scherm houdt? b Nee, bij een divergente lichtbundel zoals in figuur 23 kan dat niet. Bij een convergente bundel zou het wel kunnen. b c N = a d Je weet nu dat b a = 40 cm en dat b : a = 3. Met een beetje proberen, vind je: a = 20 cm en b = 60 cm. e Je kunt dan bijvoorbeeld het voorwerp op 10 cm van de lichtbron zetten. a is dan 10 cm en b blijft 60 cm. N is dan 60 : 10 = 6. Je kunt ook de lichtbron naar het voorwerp toe schuiven. Plus Zons- en maansverduistering 24 a,b Je tekening moet lijken op figuur 20 in het leeropdrachtenboek c Je ziet in figuur 20 dat de maan zo klein is ten opzichte van de aarde, dat de maan helemaal in de kernschaduw van de aarde valt. Er kan dus nergens een gedeeltelijke maansverduistering waargenomen worden. d Als ze aan de kant van de aarde staan, zullen ze merken dat het heel donker is op de maan en ze zullen de aarde niet zien. 74

7 25 a Je tekening moet lijken op figuur 21 in het leeropdrachtenboek. b Op 11 augustus 1999 was er een totale zonsverduistering in een groot deel van Europa. In Nederland zag je nog maar een heel klein deel van de zon. Pas in 2026 komt er weer een zonsverduistering die voor ons bijna volledig is. Volledige verduisteringen zijn in ons land erg zeldzaam; meestal is er nog wel iets van de zon te zien. c De zon ziet er dan uit als een zwarte cirkel met daaromheen een lichtkrans (die heet de corona). 3 Spiegelbeelden 26 a, b, c, d Zie figuur 9. normaal hoek van inval hoek van terugkaatsing figuur 9 27 a Bij spiegelende terugkaatsing wordt het licht gericht teruggekaatst; bij diffuse terugkaatsing wordt het licht naar alle kanten teruggekaatst. b Je ziet de tekst dan in spiegelschrift. c Het beeldpunt B teken je 4,5 cm achter de spiegel, recht tegenover het punt L. 28 voorbeeld: AHA 29 Zie figuur 10. spiegel figuur 10 75

8 *30 Houd de geodriehoek zoals in figuur 11. Lees af bij welke hoek aan de ene helft van de geodriehoek de invallende straal langskomt. Zet een stip bij diezelfde hoek op de andere helft van de geodriehoek. Trek de teruggekaatste straal vanuit punt O door deze stip. lees af 0 zet een stip spiegel figuur Zie figuur 12. figuur a De smalle baan licht ontstaat doordat het zonlicht wordt weerkaatst door het zeewater. b Het zeewater kaatst het licht spiegelend terug. Het zonlicht kan dus alleen in je ogen terechtkomen als de zon, het (spiegelende) zeewater en je ogen zich op een rechte lijn bevinden. Hierdoor komt de baan licht recht op de toeschouwer af. c De donkere strepen worden veroorzaakt doordat er op zee golven zijn. Het door een golf weerkaatste licht komt niet in je ogen terecht. 33 a een volkomen gladde, rimpelloze zee b In een meertje ontstaan minder snel golven dan in zee. 76

9 34 a, b Zie figuur 13. L 1 L 1 L 2 L 3 L 2 L 3 L 4 L 4 figuur Zie figuur 14. Omdat het licht dat Mirjam uitzendt via spiegelende terugkaatsing bij de ogen van Els kan komen, en omgekeerd, kunnen Els en Mirjam elkaar inderdaad zien. Mirjam Els figuur a Ja, want zijn achterlamp brandt. b Als de fietser het licht van een lichtbron weerkaatst. c Lichte kleding kaatst meer licht terug dan donkere kleding. d Op donkere kleding wordt het licht geabsorbeerd (omgezet in infrarode straling). Er komt dus geen zichtbaar licht meer van de fietser naar onze ogen. De fietser valt dus (bijna) niet op. e Het licht wordt diffuus teruggekaatst omdat je alle reflecterende strepen volledig kunt zien. f Hoe de lampen van een auto ook op de fietser schijnen, de reflectiestrepen weerkaatsen het licht altijd naar de automobilist. 37 Zie figuur 15. figuur 15 77

10 Plus Het gezichtsveld bij spiegels 38 a, b, c Zie figuur A BLAUW ROOD GROEN figuur 16 d Hij kan zijn hoofd draaien zodat hij naast de auto kijkt, maar hij kan ook een zogenaamde dodehoekspiegel gebruiken (geeft een groter gezichtsveld) of een camera die op de dode hoek gericht is. 39 a Zie figuur 17. normaal normaal normaal oog oog oog normaal normaal normaal figuur 17 b Met de bolle spiegel heb je het grootste gezichtsveld. 78

11 40 Zie figuur 18. De lichtstralen komen volgens de theorie evenwijdig uit de koplamp, maar in een tekening komt dat er niet altijd helemaal uit (door foutjes bij het meten van hoeken of het tekenen van lijnen). lampje figuur 18 X 4 Infrarood en ultraviolet 41 a Als je je hand voor de radiator houdt, dan voel je warmte. b via een bundel infrarode straling c een klein beetje zichtbaar licht met de kleur violet d De fluorescerende stof gaat dan licht geven. e Uv-licht heeft iets kortere golflengtes dan zichtbaar violet licht. 42 a uv b ir c ir d uv 43 a Ergens in de grill zit een ir-lamp. Als de kip niet rond zou draaien, dan zou maar één kant van de kip warm worden (de ir-straling gaat niet door de kip heen). Daarom wordt de kip rondgedraaid. b Verder weg van de open haard is de ir-straling zwakker. De straling verspreidt zich namelijk over een steeds groter gebied naarmate de golven verder van de warmtebron verwijderd zijn. 44 a Het zichtbare licht verblindt de lasser. Het uv-licht beschadigt zijn ogen. Het ir-licht maakt zijn ogen erg heet. b Het zichtbare licht mag niet volledig tegengehouden worden: anders zou de lasser niets zien van wat hij aan het doen is. 79

12 45 a Met een filter kun je dingen tegenhouden. In dit geval houd je een bepaald soort straling tegen, namelijk uv-straling. b huidtype I II III ZZ (in min) BF ZM (in min) a Sneeuwblindheid is een ontsteking van het hoornvlies. Je krijgt deze aandoening als je te veel ultraviolette straling in je oog krijgt. b Op grote hoogte is er meer uv-straling aanwezig dan op zeeniveau; er is minder dampkring boven je die de uv-straling kan tegenhouden. Daarnaast komt er extra uv-straling in je ogen terecht omdat de sneeuw de zonnestraling weerkaatst. c In Nederland zijn geen hoge bergen en ligt er niet vaak en langdurig sneeuw. d Je moet een bril dragen die uv-straling uit het zonlicht absorbeert. 47 a De golflengte van uv-licht zit tussen ongeveer 10 en 400 nanometer. De uv-straling die op aarde terechtkomt, ligt tussen 100 en 400 nm. b Het gebied van 100 tot 400 nm is ingedeeld in drie deelgebieden. UVA: nm, UVB: nm, UVC: nm. c UVB d Ze zijn alle drie niet ongevaarlijk maar UVC, de meest energierijke van de drie, is gevaarlijk voor mensen. UVB is verantwoordelijk voor het verbranden van je huid maar kan ook huidkanker veroorzaken. e De ozonlaag filtert een groot deel van de uv-straling weg voordat die de aarde kan bereiken. 48 Je zult merken dat je ook indirect de televisie kunt bedienen via de afstandsbediening. Blijkbaar treedt bij ir-straling ook (spiegelende) reflectie op. Plus Elektromagnetische straling 49 a radargolven b De snelheid van elektromagnetische straling is vele malen groter dan die van geluid. Dus bij radargolven gaat het sneller. 50 a microgolven b röntgenstraling c zichtbaar licht d radiogolven 51 a Rood licht heeft een golflengte van ongeveer 700 nm = 0,700 μm. Dus in een haar passen 100 : 0,7 = 142 golflengtes van rood licht. (Je mag hier 100 : 0,7 = 142,9 niet afronden op 143 omdat er nu eenmaal geen 143 golflengtes in die haar passen.) b Micro in microwave komt van microgolven, de straling die in magnetrons wordt gebruikt om voedsel op te warmen. 52 a De lichtsnelheid in vacuüm is m/s. b We kunnen de lichtsnelheid ook, iets minder exact, schrijven als km/s. We gebruiken de formule s s v = die we anders schrijven als: t =. t v Dan geldt: t = = 499 s = 8,3 min. 80

13 c Gebruik weer km/s. Als we dit vermenigvuldigen met het aantal seconde in 1 jaar, dan vinden we de afstand die een lichtjaar is: 1 jaar = 365 dagen = uren = min = s = Vermenigvuldigen geeft: 9454 miljard km (officieel is het 9461 miljard km). Test Jezelf 1 a warmtelamp b natriumlamp c uv-lamp d spaarlamp 2 B 3 C 4 a de zwarte auto b de witte auto c de zwarte auto 5 a de kernschaduw b de halfschaduw 6 a rood, groen, blauw b rood 7 a B b A 8 a O b W c W d O 9 A graden: de hoek tussen de invallende straal en de normaal is = 40 graden. Die moet je dubbel nemen. 11 A 12 Glas houdt uv-straling tegen. 13 ja 14 B 15 C 81

14 16 a In de schets moet je kunnen zien dat er zonnestralen vallen op de appel en dat er een aantal daarvan worden weerkaatst in de richting van de ogen van de leerling. b In zonlicht zitten alle kleuren licht, maar alleen het rode licht wordt door de appel weerkaatst. En dat licht komt in je ogen. Dan zie je de appel als rood. 17 Je moet het licht via een spectroscoop bekijken. Alleen de natriumlamp geeft twee gelige lijnen in het spectrum. 18 De zon schijnt op de lucht boven je. De moleculen in de lucht verstrooien een deel van het blauw en violet in het zonlicht en sturen het alle kanten op. Een deel van dat verstrooide blauwe licht gaat naar het aardoppervlak en komt dan in je oog. Daarom zie je de hemel als blauw. 19 a, b Zie figuur 19. spiegeltje tand figuur Je moet de laserpen precies mikken op het beeld van punt A in de spiegel. In je tekening plaats je het beeldpunt A op een horizontale lijn met A, op dezelfde afstand van de spiegel als A. De laserstraal moet richting A gaan. 82

15 Praktijk Eclips: een fascinerend verschijnsel 1 De plekken op aarde waar je een gedeeltelijke zonsverduistering kunt zien, bevinden zich in de halfschaduw van de maan. De zon wordt alleen geheel verduisterd door de maan als je je op een plek op aarde bevindt die in de kernschaduw van de maan ligt. 2 a Op 20 maart 2015 is er een totale zonsverduistering. De kernschaduw legt dan een afstand van ongeveer 500 km af. b De eclips duurt 168 seconden. De snelheid is dus: s 500 v = = = 2,98 km/s (dat is meer dan km/h!). t 168 c 463 km 3 a De afstand van de aarde tot de zon is 149,6 miljoen km (gemiddeld). De afstand van de aarde tot de maan is 384,4 duizend km = 0,3844 miljoen km. De straal van de zon is 0,6963 miljoen km. De straal van de maan is 1738 km = 0, miljoen km. b In figuur 20 zie je de situatie getekend waarbij de straal van de maan overdreven groot is getekend ten opzichte van de straal van de zon. Ook de verhoudingen van de afstanden kloppen niet, maar het gaat hier om het idee. Je ziet dat er twee gelijkvormige driehoeken zijn: A en B. De verhoudingen van de zijden moeten voor beide dezelfde zijn. De verticale zijde van driehoek A = straal zon straal maan. De horizontale zijde van driehoek A = afstand zon-aarde afstand maan-aarde. De verticale zijde van driehoek B = straal maan S (de breedte van de kernschaduw). De horizontale zijde van driehoek B = afstand maan-aarde (eigenlijk moet de straal van de aarde daar nog vanaf getrokken worden). Als je voor A en B de verhouding van de verticale en horizontale zijden aan elkaar gelijk stelt en stug doorrekent, dan vind je dat het gebied S in de orde van 10 km is. Helemaal realistisch is dat niet! A B S zon maan aarde figuur 20 83