LENZEN. 1. Inleiding

Vergelijkbare documenten
Lenzen. N.G. Schultheiss

Hoofdstuk 4: Licht. Natuurkunde Havo 2011/2012.

Wet van Snellius. 1 Lichtbreking 2 Wet van Snellius 3 Terugkaatsing van licht tegen een grensvlak

3HV H2 breking.notebook October 28, 2015 H2 Licht

3hv h2 kortst.notebook January 08, H2 Licht

3HAVO Totaaloverzicht Licht

Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 2 Licht. Wat moet je leren/ kunnen voor het PW H2 Licht?

Hoofdstuk 3: Licht. Natuurkunde VWO 2011/

Licht; Elektromagnetische straling een golf Licht; een deeltje (foto-elektrisch effect). Licht; als een lichtstraal Licht beweegt met de

6.1 Voortplanting en weerkaatsing van licht

6.1 Voortplanting en weerkaatsing van licht 6.2 Spiegel en spiegelbeeld

Basic Creative Engineering Skills

Optica Optica onderzoeken met de TI-nspire

2.1 Cirkel en middelloodlijn [1]

Aan de slag met de nieuwe leerplannen fysica 2 de graad ASO GO!

Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 3 Licht en Lenzen

Geometrische optica. Hoofdstuk Principe van Huygens. 1.2 Weerkaatsing van lichtgolven.

Benodigdheden Lichtkastje met één smalle spleet, half cirkelvormige schijf van perspex, blad met gradenverdeling

Spiegel. Herhaling klas 2: Spiegeling. Spiegel wet: i=t Spiegelen met spiegelbeelden. NOVA 3HV - H2 (Licht) November 15, NOVA 3HV - H2 (Licht)

4.1.1 Lichtbronnen Benoem de onderstaande lichtbronnen. Opgelet, één van de figuren stelt geen lichtbron voor, welke?

Samenvatting Natuurkunde H3 optica

Samenvatting Natuurkunde Hoofdstuk 5 en 6

Reflectie. Om sommen met reflectie op te lossen zijn er twee mogelijkheden: 1. Met de terugkaatsingswet: hoek van inval = hoek van terugkaatsing

Het tekenen van lichtstralen door lenzen (constructies)

Basisconstructies, de werkbladen 1 Het midden van een lijnstuk

Deze toets bestaat uit 4 opgaven (33 punten). Gebruik eigen grafische rekenmachine en BINAS toegestaan. Veel succes! ZET JE NAAM OP DEZE

1 Het midden van een lijnstuk

hoofdstuk 5 Lenzen (inleiding).

Oefen-vt vwo4 B h6/7 licht 2007/2008. Opgaven en uitwerkingen vind je op

hoofdstuk 5 Lenzen (inleiding).

Labo Fysica. Michael De Nil

Samenvatting Hoofdstuk 5. Licht 3VMBO

Noorderpoort Beroepsonderwijs Stadskanaal. Reader. Lenzen. J. Kuiper. Transfer Database

Antwoordmodel - Vlakke figuren

Deze toets bestaat uit 4 opgaven (31 punten). Gebruik eigen grafische rekenmachine en BINAS toegestaan. Veel succes! ZET JE NAAM OP DEZE

a) Bepaal door middel van een constructie de plaats van het beeld van de scherf en bepaal daaruit hoe groot Arno de scherf door de loep ziet.

Lenzen. Leerplandoel. Introductie. Voorwerps brandpunts - en beeldafstand

héöéäëåéçéå=~äë=ãééíâìåçáöé=éä~~íëéå=ãéí=`~äêá= = hçéå=píìäéåë= = = = = = = =

De constructie van een raaklijn aan een cirkel is, op basis van deze stelling, niet zo erg moeilijk meer.

Noorderpoort Beroepsonderwijs Stadskanaal. Reader. Reflectie en breking. J. Kuiper. Transfer Database

Lenzen. Leerplandoel. Introductie. Voorwerps brandpunts - en beeldafstand

Telescopen. N.G. Schultheiss

Tussen een lichtbron en een scherm staat een voorwerp. Daardoor ontstaat een schaduw van het voorwerp op het scherm. lichtbron

Natuur-/scheikunde Klas men

Om sommen met reflectie op te lossen zijn er twee mogelijkheden: 1. Met de terugkaatsingswet: hoek van inval = hoek van terugkaatsing

RELATIVITEIT EINSTEINRINGEN. Naam: Klas: Datum:

Hoofdstuk 2 De sinus van een hoek

Opgave 1: Constructies (6p) In figuur 1 op de bijlage staat een voorwerp (doorgetrokken pijl) links van de lens.

Soorten lijnen. Soorten rechten

werkschrift driehoeken

Exact periode 3.2. Recht evenredig Omgekeerd evenredig Lambert Beer Lenzen en toepassingen

2.5 Regelmatige veelhoeken

Spelen met passer en liniaal - werkboek

Willem-Jan van der Zanden

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts. Fysica: Licht als golf en als deeltje. 4 november Brenda Casteleyn, PhD

5.1 Voortplanting en weerkaatsing van licht

R.T. Nadruk verboden 57

Opgave 3 De hoofdas is de lijn door het midden van de lens en loodrecht op de lens.

Werkstuk Natuurkunde Breking van perspex Brekingsindex

2 Terugkaatsing en breking

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts. Fysica: Licht als golf en als deeltje. 24 juli dr. Brenda Casteleyn

Ellips-constructies met Cabri

Handleiding bij geometrische optiekset

Hoe werkt een TELESCOOP?

Extra oefenopgaven licht (1) uitwerkingen

Hoofdstuk 2 : VLAKKE FIGUREN

Examen HAVO. wiskunde B (pilot) tijdvak 1 woensdag 20 mei uur

Uitwerkingen Hoofdstuk 25 deel vwob1,2 6. Meetkundige plaatsen.

Practicum: Je kan ernaar vissen...

1 Bolle en holle lenzen

tan c b + a c c b HOOFDSTUK 8 DRIEHOEKSMETING IN EEN RECHTHOEKIGE DRIEHOEK EXTRA OEFENINGEN

Eindexamen wiskunde B vwo I

Hoofdstuk 6 : Projectie en Stelling van Thales

De vergelijking van Antoine

werkschrift passen en meten

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo 2007-II

6.1 Voortplanting en weerkaatsing van licht 6.2 Spiegel en spiegelbeeld

Overal Natuurkunde 3V Uitwerkingen Hoofdstuk 6 Licht

Kegelsneden. Figuur 1 Figuur 2 PYTHAGORAS FEBRUARI 2015

Repetitie Lenzen 3 Havo Naam: Klas: Leerstof: 1 t/m 7

Stevin vwo deel 1 Uitwerkingen hoofdstuk 5 Spiegels en lenzen ( ) Pagina 1 van 23

7.1 Beeldvorming en beeldconstructie

Samenvatting VWO wiskunde B H04 Meetkunde

Rakende cirkels. Oriëntatie. Keuzeopdracht voor wiskunde

wiskunde B pilot havo 2015-I

FACULTEIT TECHNISCHE NATUURWETENSCHAPPEN. Opleiding Technische Natuurkunde TENTAMEN


vwo wiskunde b Baanversnelling de Wageningse Methode

Appendix B: Complexe getallen met Cabri Geometry II 1

Hoofdstuk 4: Meetkunde

= + = + = + = + b v. 3 b 2 b v. 1 f. 1 b. 1*2 b 60 b. 1*60 60 b. 1*3 b 60 b BEELDVORMING BIJ BOLLE LENZEN - OPLOSSINGEN VRAAGSTUKKEN

Bewijzen onder leiding van Ludolph van Ceulen

Over de construeerbaarheid van gehele hoeken

Trillingen en geluid wiskundig. 1 De sinus van een hoek 2 Uitwijking van een trilling berekenen 3 Macht en logaritme 4 Geluidsniveau en amplitude

Examen VWO. wiskunde B1,2. tijdvak 2 woensdag 20 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Opgave 1 Bestudeer de Uitleg, pagina 1. Laat zien dat ook voor punten buiten lijnstuk AB maar wel op lijn AB geldt: x + 3y = 5

Theorie beeldvorming - gevorderd

De snelheid van de auto neemt eerst toe en wordt na zekere tijd constant. Bereken de snelheid die de auto dan heeft.

Wiskunde oefentoets hoofdstuk 10: Meetkundige berekeningen

Technische Universiteit Eindhoven

Transcriptie:

LENZEN N.G. SCHULTHEISS. Inleiding Deze module volgt op de module Spiegels. Deze module wordt vervolgd met de module Telescopen o de module Lenzen maken. Uiteindelijk kun je met de opgedane kennis een telescoop bouwen, de werking verklaren o de telescoop als meetinstrument toepassen. Je hebt voor deze module een passer, geodriehoek, potlood, papier en gum nodig. Hieronder volgt een korte samenvatting van de kennis die je al beheerst. Je kunt de lenzenwet = b + v toepassen om een brandpuntastand, een voorwerpastand v o een beeldastand b uit te rekenen als de andere twee grootheden gegeven zijn. Je kunt de ormule voor vergroting, N = b v = beeldgrootte voorwerpgrootte, gebruiken om met drie gegeven grootheden de vierde grootheid uit te rekenen. Je weet bijvoorbeeld b, v en de beeldgrootte. Je kunt de voorwerpgrootte uitrekenen. Je kunt het beeld van een voorwerp construeren met de drie bijzondere constructiestralen. Een lichtstraal door het midden van een lens gaat rechtdoor. Een lichtstraal die voor de lens evenwijdig aan de hoodas gaat, gaat na de lens door het brandpunt achter de lens. Een lichtstraal die voor de lens door het brandpunt gaat, gaat na de lens evenwijdig aan de hoodas. v b L Eerste bijzondere lichtstraal Tweede bijzondere lichtstraal Derde bijzondere lichtstraal F Hoodas F O Lens B Figuur.. De lensconstructie met drie bijzondere stralen Zoals te zien is, worden de punten met een hoodletter geschreven en de astanden met een kleine letter. O: Optisch middelpunt (Het midden van de lens). F: Focus o brandpunt. L: Lichtpunt, het voorwerp straalt bij ieder lichtpunt licht uit. B: Beeldpunt.

LENZEN 2 2. De werking van een lens Lenzen werken doordat licht en materie op elkaar inwerken. Als er geen materie is, beweegt het licht met de lichtsnelheid c. Tegenwoordig denieert men de eenheid [m] uit de lichtsnelheid in vacuum en geldt c = 299792458[m/s] exact. Het zal duidelijk zijn dat licht alleen door doorzichtige materie gaat. De lichtsnelheid neemt dan echter altijd a. Het licht gaat in water ongeveer met 3 4 van de lichtsnelheid, in glas is de snelheid ongeveer 2 3 van de lichtsnelheid. Omdat het licht een kleinere snelheid krijgt, zal de lichtstraal breken. Opdracht : In de module Spiegels hebben we kennisgemaakt met het Huygens-principe. Leg uit wat er gebeurt als we de astand tussen de golronten in luchtledig (zonder materie) en water vergelijken. A B C Lucht Water D Figuur 2.. Breking aan een lucht / water oppervlak In guur 2. zijn twee driehoeken te zien: ABC en BCD. Het is direct duidelijk dat het lijnstuk (BC) in beide driehoeken zit. We weten al dat het golront loodrecht op de golstraal staat: BAC = BDC = 90 o. Opdracht 2: Leg uit hoe je de waarde van sin( ABC) kunt bepalen. Opdracht 3: Leg uit hoe je de waarde van sin( BCD) kunt bepalen. Opdracht 4: Toon aan dat de onderstaande ormule geldt: sin( ABC) sin( BCD) = (AC) (BD) Opdracht 5: Leg uit dat de verhouding (AC) (BD) gelijk is aan de verhouding van de lichtsnelheden. De verhouding van de lichtsnelheden wordt in dit geval de brekingsindex N lucht water genoemd. Opdracht 6: Toon aan dat de hoeken ABC en BCD gelijk zijn aan de hoek van inval i (tussen de invallende straal en de normaal) en de hoek van breking r (tussen de gebroken straal en de normaal). In 676 stelde Ole Rømer de lichtsnelheid vast op 225 000 km/s. Hij vond deze snelheid door de tijden te vergelijken, waarop de maan Io van Jupiter achter Jupiter (eclips) tevoorschijn komt (dit is beschreven op wikipedia).

LENZEN 3 Opdracht 7: Verklaar de onderstaande ormule 2 : N = sin(i) sin(r) 3. De constructie voor breking aan vlakke en bolvormige oppervlakken Het tekenen van alle golronten en golstralen is een omslachtige klus. We gebruiken daarom twee constructies waarmee we de breking aan vlakke en bolvormige oppervlakken kunnen bepalen. We kunnen de lichtstraal (ray) daarmee volgen, deze techniek heet raytracing. Invallend licht 2 Normaal 3 4 5 Lucht Glas 7 6 Gebroken licht 8 Figuur 3.. De breking aan een plat vlak In guur 3. zijn diverse getallen gegeven. Deze geven aan welke procedure gevolgd wordt: () Teken het oppervlak tussen beide materialen, hier lucht en glas. (2) Teken de invallende lichtstraal. (3) Teken de normaal bij het snijpunt van de invallende lichtstraal en het oppervlak. Uiteraard staat de normaal loodrecht op het oppervlak. (4) Teken een cirkel met als middelpunt het snijpunt, hier geldt bijvoorbeeld r =.5[cm]. (5) Teken een tweede concentrische cirkel waarvan de straal N maal groter is dan de straal van de eerste cirkel, hier geldt bijvoorbeeld r = 2.25[cm]. (6) Trek de invallende lichtstraal (gestippeld) door. (7) Trek een lijn (gestippeld) evenwijdig aan de hoodas door de cirkel (4) en de lijn (6). (8) Trek de gebroken lichtstraal van het midden door het snijpunt van de cirkel (5) en de lijn (7). Opdracht 8: Een lichtstraal valt met een hoek i = 25 o op een diamant met N lucht diamant = 2, 47. Construeer de gebroken lichtstraal. 2 Deze ormule is in Nederland bekend onder de naam: De wet van Snellius. Hij is vernoemd naar Willibrord Snell van Royen, die een dergelijk relatie voor het eerst wiskundig opschree. Deze schrijwijze is echter door René Descartes geormuleerd, in Frankrijk is dit dus de wet van Descartes.

LENZEN 4 Bij de constructie aan een bolvormig oppervlak hebben we drie cirkels nodig. 6 4 7 Invallende straal 3 5 8 Hoodas Oppervlak 2 Figuur 3.2. De breking aan een bol oppervlak In guur 3.2 zijn diverse getallen gegeven. Deze geven aan welke procedure gevolgd wordt: () Teken de hoodas. (2) Teken het bolvormig oppervlak. Let op dat je het middelpunt van de cirkel vastlegt. (Hier geldt r = 3, 6[cm]). (3) Teken de invallende lichtstraal. (4) Teken een hulpcirkel. De straal hiervan is de brekingsindex keer zo groot als de straal van het oppervlak. (Hier geldt r = 4, 8[cm]). (5) Teken een hulpcirkel. De straal hiervan is de brekingsindex keer zo klein als de straal van het oppervlak. (Hier geldt r = 2, 7[cm]). (6) Trek de invallende lichtstraal door naar de buitenste cirkel (4). (7) Trek een lijn van dit snijpunt naar het midden van de cirkel. (8) Trek de gebroken straal door het snijpunt van de cirkel (5) en de lijn (7). Soms hoeven we niet precies te weten hoe de lichtstraal loopt maar willen we wel voorspellen welke brandpuntsastand een lens heet. Dit kan met de lenzenmakersormule: = (N )( r r 2 ) Let op, de aspraak is dat alle astanden naar rechts positie zijn en naar links negatie zijn. Bij een lens met twee bollekanten (biconvex) is de straal r (van oppervlak naar middelpunt) positie en de straal r 2 (ook van oppervlak naar middelpunt) negatie.

LENZEN 5 Als we de maten en de brekingsindex van een lens kennen, kunnen we de brandpuntsastand uitrekenen. Een lens met r = 0, 0[cm], r 2 = 5, 0[cm] en N lens =, 50 geet de volgende brandpuntsastand: = (, 50 )( 0, 0 0, 050 ) = (0, 50)(0 + 20) = 5 = [m] = 6, 7[cm] 5 r 2 r Figuur 3.3. Een lens Opdracht 9: Bereken de brandpuntsastand van een planconvex lens met r = en r 2 = 4, 0[cm]. De voorkant is dus plat en de achterkant is bol. De brekingsindex N = 2, 0. Opdracht 0: Controleer je berekening met een constructie voor twee evenwijdig aan de hoodas lopende invallende stralen. Neem deze op,0[cm] en 2,0[cm] van de hoodas. Opdracht : Krijg je met de constructie een goed brandpunt, wat is de brandpuntsastand? Als je keurig met een scherp potlood hebt gewerkt, krijg je toch geen scherp brandpunt. Deze lensout noemt men serische abberatie.