Samenvatting hoofdstuk 3

Bij optische apparaten spelen terugkaatsing en breking een belangrijke rol bij de beeldvorming. Hierdoor veranderen lichtstralen van richting.

evenwijdig convergent divergent

Er zijn 2 soorten terugkaatsingen: diffuse terugkaatsingen en spiegelende terugkaatsingen.

Diffuse terugkaatsing
Dit is als een lichtstraal valt op een ruw, dof oppervlakte. Dit wordt ook wel verstrooiing genoemd. Het ligt wordt zo in alle richtingen teruggekaatst.

Spiegelende terugkaatsing
Als een lichtstraal invalt op een glad, spiegelend voorwerp is er spiegelende terugkaatsing. Het licht kaatst maar in één richting terug. Hierbij is de terugkaatsingshoek gelijk aan de invalshoek.

De ‘loodlijn’ heet de normaal. Bij spiegelende terugkaatsing is er dus sprake van de terugkaatsingswet:
i = t

Als je de hoek van terugkaatsing moet tekenen moet je de normaal doortrekken (even lang als de normaal zelf), en vanaf het beeldpunt een lijn trekken die door het spiegelend vlak gaat. Dit kun je hier rechts zien.

Als een voorwerp voor een spiegel staat vormen alle lichtpunten samen het beeld van het voorwerp. Het beeld van een voorwerp 'achter de spiegel' kun je niet opvangen op een scherm, er lopen natuurlijk geen lichtstralen achter de spiegel. Dit beeld heet een virtueel beeld, in een tekening wordt een virtueel beeld aangegeven met stippellijnen.
Als er een lichtstraal invalt op een scheidingsvlak van twee doorzichtige stoffen (bijvoorbeeld lucht-water) kan er breking optreden. Er zijn twee soorten breking: breking vanuit de lucht en breking naar de lucht.

Breking vanuit lucht
Een lichtstraal die van bijvoorbeeld lucht naar water gaat, wordt gebroken. De brekingshoek r is kleiner dat de invalshoek i. De lichtstraal wordt dus eigenlijk naar de normaal toe gebroken. Hoe groot de hoek breekt, hangt af van de brekingsindex.

Je kan de brekingsindex berekenen door de volgende formule:

sin i / sin r = brekingsindex

Breking naar lucht
Het kan ook zijn dat een lichtstraal vanuit bijvoorbeeld glas of water wordt gebroken door lucht.

Hier kan je ook de brekingsindex berekenen maar op een andere manier,
namelijk:

sin i / sin r = i / n

Van de zon komt wit licht. Dit licht bestaat uit vele kleuren. Voor elke kleur heeft de brekingsindex een andere waarde. Voor rood licht is deze het kleinst en voor violet licht het grootst. Daarom wordt wit licht bij breking gesplitst in verschillende kleuren. Dit heet kleurschifting of dispersie. Er ontstaat zo een spectrum (regenboog bijvoorbeeld).

Bij een breking van een doorzichtige stof naar lucht is de brekingshoek groter dan de invalshoek. Hoe groter de invalshoek, des te groter de brekingshoek. Bij een bepaalde waarde van in de invalshoek zal de brekingshoek 90° zijn. Als je de waarde van de invalshoek dan nóg groter maakt, dan zal de lichtstraal weer worden teruggekaatst in plaats van worden gebroken (hier geldt dan gewoon weer de formule i = t. Je kunt dit hiernaast zien.

De invalshoek waarbij nog net geen totale terugkaatsing optreedt heet de grenshoek g. De waarde is te berekenen met de brekingswet, maar net iets anders, namelijk:

sin g = 1 / n

Een combinatie van een stuk vlakke glasplaat en twee prisma's werken in principe als een lens. Je kan er een negatieve en een positieve lens mee 'maken'.

Dit is een positieve lens. De evenwijdige invallende lichtstralen worden naar één punt geconcentreerd.

Een positieve lens is (zoals je ziet) in het midden het dikst en heeft een convergerende werking.

Dit is een negatieve lens. De evenwijdige invallende lichtstralen worden 'uit elkaar getrokken'.

Een negatieve lens is (zoals je ziet) in het midden het dunst en heeft een divergente werking.

Positieve lens

f → brandpuntsafstand
F → brandpunt
O → optisch middelpunt

Dit is een positieve lens. Je ziet ook een '+' bovenaan de lens staan. Er zijn 2 brandpunten. De afstand van het brandpunt tot aan het optisch middelpunt heet de brandpuntsafstand.
De brandpuntsafstand van een lens hangt af van de kromming van de lensvlakken. Met andere woorden: het hangt af van hoe bol de lens is. Hoe boller de lens, des te kleiner is de brandpuntsafstand en des te sterker de lens.

Negatieve lens

Hiernaast zie je een negatieve lens. Er staat ook een '-' boven de lens. Ook hier zijn weer 2 brandpunten. Je kunt de divergerende lichtstralen tekenen door vanaf het brandpunt een lijn te trekken door de punten in de lens. Je ziet dit hiernaast.

De grootte van de brandpuntsafstand hangt af van de kromming van de lensvlakken: hoe holler de lens is, des te kleiner is de brandpuntsafstand.

Niet gevonden wat je zocht? Probeer dan eens te zoeken met Google!