2. Bekijk de voorbeelden bij Ziet u wat er staat? Welke conclusie kun je hier uit trekken?

Fioretticollege 2010220112011

1

Werkboek natuurkunde 3H

Hoofdstuk 3 Lichtbeelden Inleiding: Zien Op de site van het boek vind je bij → Ogentest verschillende links over zien, brillen en lenzen. Je kunt er ook je ogen testen. 1.

Doe een of meer ogentests. Welk advies krijg je? Resultaat: _________________________________________________________________ __________________________________________________________________________

2.

Bekijk de voorbeelden bij → Ziet u wat er staat? Welke conclusie kun je hier uit trekken? __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________

3.

Op de site van Pearle kun je zien dat veel glazen tegenwoordig van kunststof zijn gemaakt. a.

a. Schrijf drie voordelen van kunststof glazen op. ____________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ b. Wat is het nadeel van kunststof glazen? _________________________________________ c. Wat doet Pearle hier aan? ____________________________________________________

4.

In het boek op bladzijde 58 staat het alfabet in brailleschrift. Helaas staat er een fout in. Probeer via internet te achterhalen wat de fout is en schrijf dat hier op.

a. __________________________________________________________________________ b. Wie heeft het brailleschrift bedacht? _____________________________________________ c. Waarom heeft deze persoon dat bedacht? ________________________________________ d. Schrijf je eigen naam in brailleschrift. ____________________________________________ e. Ga op de site van het boek naar → Zien. Van welk bedrijf is het getoonde logo? __________________________________________________________________________ f. Wanneer en waarom is dat logo is gebruikt? (Zoek op de website van dat logo). __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________

5.

Op bladzijde 58 van het boek zie je een foto van een opticien aan het werk. Op de site van Pearle kun je zien dat bij Pearle optometristen aan het werk zijn.

a. Wat is het verschil in opleidingsniveau tussen een opticien en een optometrist? (Kijk bijvoorbeeld op Wikipedia bij Optometrie.) ____________________________________ __________________________________________________________________________

Fioretticollege 2 Werkboek natuurkunde 3H 2010220112011 Ga na http://www.carrieretijger.nl/ en zoek bij Opleiding > Gezondheid > Optometrie informatie over de opleiding Optometrie. b. Bij welke school en waar in Nederland kun je deze opleiding volgen? __________________________________________________________________________ c. Welk profiel moet je hebben om deze opleiding te kunnen volgen? __________________________________________________________________________ d. Zijn er nog aanvullende eisen? __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ Lees het stukje op de website bij: Hoe kom je er achter of de opleiding bij je past? en het stukje van de student. e. Is de opleiding optometrie wat voor jou? Waarom wel/niet? __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________

6.

Ga op de site van het boek naar → Spiegelbeeld. Breng de cursor in het masker. Klik met de linkermuisknop en sleep het masker. Let op wat er met het spiegelbeeld gebeurt. Lees de volgende zinnen door en streep de foute woorden door:

a. Als je het masker dichter bij de spiegel zet, komt het spiegelbeeld dichterbij/verderaf van de spiegel. b. Als je het masker hoger zet, komt het spiegelbeeld lager/hoger in de spiegel. c. Kun je het masker met de cursor vastpakken? Ja/Nee d. Kun je het spiegelbeeld van het masker met de cursor vastpakken? Ja/Nee Beelden die echt bestaan (die je zichtbaar kunt maken op een scherm en dan kunt aanraken) heten reëel, beelden die niet echt bestaan heten virtueel. e. Het beeld van het masker is een reëel/virtueel beeld.

Probeer je naam te schrijven aan de rechterkant van de spiegel door met een ingedrukt muisknop lijnen te trekken. Schrijf het spiegelbeeld van je naam hieronder op. Resultaat: _____________________________________________________________________ f. Omcirkel hieronder de letters waarvoor het spiegelbeeld en de letter zelf gelijk zijn. A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

7. Ga op de site van het boek naar → Spiegelspel. Speel het spel een paar keer. Lukt het je om meer dan 90 punten te halen? Ja/Nee Wat is je hoogste score? _____ punten


3


Huiswerkopdrachten bij paragraaf 3.1 Zien

1. We kennen 3 soorten lichtbundels: divergent, evenwijdig en convergent. Teken de 3 soorten in het vak hieronder. Vergeet de pijlen in de lichtstralen niet en schrijf erbij welke soort het is.

2. Hoe is het mogelijk dat wij voorwerpen zien? ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ 3. Voorwerpen die zelf licht produceren heten lichtbronnen. Geef zes voorbeelden van lichtbronnen. ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ 4. Zonlicht is 'wit'. Wat wordt daar precies mee bedoeld? ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ 5. Hoe ontstaat de kleur van een voorwerp? ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ 6. Waar sloeg het ezelsbruggetje "Roddelen Over Gekke Grote Broer Is Vals" ook alweer op? ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________


4


Experiment 3.1 Hoe breken lenzen?

Vraag Hoe breken lichtstralen in lenzen? App. Lichtkastje, diafragma, perspex lenzen, twee draden Inleiding Met deze proef willen we onderzoeken hoe lichtstralen door lenzen lopen en hoe ze na

de lens verder gaan Uitvoering Zet de lamp op tafel en zet het diafragma met één spleet voor de lamp.

Leg de lens in de aangegeven stand op het werkboek en laat de lichtstraal langs de aangegeven lijnen op de lens vallen. Teken hoe de lichtstraal aan de andere kant van de lens verder loopt. Teken daar ook een pijlpunt in.

Als een bundel evenwijdige lichtstralen achter de lens in één punt samenkomen, dan is dat punt het BRANDPUNT van de lens. Dit punt geven we aan met de letter F. Heeft deze lens aan de vlakke kant ook een brandpunt? Onderzoek het op dezelfde manier als in de eerste proef.


5


Conclusie 1. Bolle lenzen hebben een convergerende werking

2. Bollere lenzen hebben een sterker convergerende werking 3. Holle lenzen hebben een divergerende werking 4. Brandpunten liggen aan beide kanten van de lens 5. Het optisch middelpunt ligt midden tussen de twee brandpunten

Fioretticollege 6 2010220112011 Huiswerkopdrachten bij paragraaf 3.2 Lenzen


1. Elke lens heeft twee brandpunten. a. Wat geeft het brandpunt van een lens aan? ______________________________________ ____________________________________________________________________________ b. Leg de naam brandpunt uit. ___________________________________________________ ____________________________________________________________________________ c. Wat kun je zeggen over de brandpuntsafstanden van de twee brandpunten van een lens? ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ 2. Er zijn twee soorten lenzen, positieve en negatieve lenzen. a. Hoe noemen we positieve lenzen ook wel? _______________________________________ En negatieve? _______________________________________________________________ b. Welke van de lenzen in onderstaande figuur zijn positieve lenzen?

3. Sterke lenzen en zwakke lenzen. a. Welke bolle lens is sterker? Een erg bolle of een minder bolle lens? _________________ b. Welke holle lens is sterker? Een erg holle of een minder holle lens? _________________ 4. Verschillende lichtbundels vallen op positieve lenzen (a, b en c) en op negatieve lenzen (d, e en f), zie de figuur hiernaast. a. Hoe noemen we de bundels die vallen op lens a en d? ____________________ b. Hoe noemen we de bundels die vallen op lens b en e? ____________________ c. Hoe noemen we de bundels die vallen op lens c en f? _____________________ d. Schets hoe de bundels verder gaan na de lens.


7


5. Je hebt een lens met een brandpuntsafstand van 6,0 cm. Bereken de sterkte van de lens. ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ 6. Op een zonnige dag brand je met een lens van 8,0 dpt een gaatje in een stuk papier. a. Bereken hoe ver je de lens van het papier af moet houden. ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ b. Als de lens een sterkte had gehad van −8,0 dpt, zou het dan ook lukken? Waarom wel/niet? _________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ 7. Een negatieve lens heeft ook een negatieve sterkte en dus ook een negatieve brandpuntsafstand. Bereken de sterkte van een negatieve lens als deze een brandpuntsafstand heeft van −3,5 cm. ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ 8. Lens 1 heeft een sterkte van 3,5 dpt. Lens 2 heeft een sterkte van 1,5 dpt. a. Welke lens is het sterkst? _________________________________________________________________________ b. Welke lens heeft de grootste brandpuntsafstand? _________________________________________________________________________ c. Bereken de brandpuntsafstand van beide lenzen (in cm). _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________


8


Experiment 3.2 Wat gebeurt er met lichtstralen die door een lens gaan?


9



10



11



12



13



14


Oefenen met Constructies 1. Construeer het beeld van de pijl

F

F

2. Construeer het beeld van de pijl

F

F

3. Het scherm bevindt zich op de getekende positie. Construeer beeld en brandpunten.

Fioretticollege 15 2010220112011 4. Construeer het vervolg van de lichtbundel

F


F

5. Punt L is een lichtbron, die via een lens op een scherm schijnt. Construeer het beeld en teken wat je ziet op het scherm L

F

Scherm:

Fioretticollege 16 Werkboek natuurkunde 3H 2010220112011 6. Het beeld is gegeven. De vergroting N = 3. Construeer voorwerp en brandpunten.

7. Construeer het vervolg van de lichtbundel

F

F

8. Een convergente bundel schijnt op de lens. Waar komen de stralen achter de lens samen. Hint: gebruik verschillende kleuren!

F

F


17


Huiswerkopdrachten bij paragraaf 3.3 Lichtbeelden tekenen 9. Er zijn drie lichtstralen waarvan we weten hoe ze door een lens worden afgebogen: de constructiestralen. Beschrijf van alle drie hoe ze lopen. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 10. Van een 3 cm hoog voorwerp wordt met een positieve lens een 2 cm hoge afbeelding gemaakt. a. Teken de lens en de hoofdas.

De lens heeft een brandpuntsafstand van 3 cm. b. Teken de brandpunten van de lens. Het voorwerp staat op een voorwerpsafstand van 12 cm en het beeld op een beeldafstand van 4 cm. c. Teken het voorwerp en het beeld. Je kunt nu controleren of de gegeven afmetingen kloppen. d. Teken de drie constructiestralen in je tekening. e. Kloppen de gegeven afmetingen? Zo niet, welke waarde zou veranderd moeten worden? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 11. Een lichtgevende pijl van 2,0 cm hoogte staat op de hoofdas op 4,0 cm voor een bolle lens (f = 2,0 cm). De diameter van de lens is 5,0 cm. Bepaal door constructie op ware grootte het beeld.


18


12. Een bolle lens heeft een brandpuntsafstand van 3,0 cm. Op 6,0 cm afstand van de lens bevinden zich twee punten A en B. Punt A bevindt zich 1,5 cm boven de hoofdas. Punt B ligt onder punt A, 1,0 cm onder de hoofdas. a. Construeer de beeldpunten A* en B*. b. Teken het beeld van het voorwerp AB.

13. Een voorwerp van 3,0 cm hoogte staat 4,5 cm voor een bolle lens met een sterkte S = 50 dpt. De diameter van de lens is 4,0 cm. a. Construeer nauwkeurig het beeld. b. Bepaal de beeldafstand. c. Bepaal de vergroting.

14. Je bekijkt met een vergrootglas een mier. De brandpuntsafstand van je vergrootglas is 10 cm en je houdt de lens 4 cm van de mier. Maak een tekening van de situatie en construeer het beeld.


19


15.Onderaan bladzijde 13 heb je een tabel ingevuld nadat je vijf verschillende tekeningen had gemaakt met behulp van de constructiestralen bij bolle lenzen. We willen nu hetzelfde doen voor holle lenzen maar daarvoor gebruiken we een applet op de site van het boek. Doe eerst de opdrachten → Bolle lens en constructiestralen Zorg ervoor dat je het voorwerp plaatst zoals aangegeven in de onderstaande tabel. Vul vervolgens deze tabel verder in voor de bolle lens. Ga daarna naar → Holle lens en vul de tabel verder in.

positie voorwerp

bol hol vergroot/verkleind/even groot

bol hol rechtopstaand/omgekeerd

v 2f

16. Je kunt op de site van het boek → Deeltoets 1 maken.

bol hol virtueel/reëel/geen beeld


20


Experiment 3.3 Vergroting / voorwerpafstand

Vraag Hoe is het verband tussen vergroting en voorwerpsafstand? App. Optische bank, lichtkastje met 2 gele snoeren, diahouder met dia, lens (+100), scherm Inleiding: In j e d i g i t a l e c a m e r a m a a r o o k i n b e a m e r s , diaprojectors en overheadprojetors

zitten bolle lenzen. Zulke projectoren gebruik je om van kleine dia’s en transparanten grote beelden te maken. In deze proef ga je ook vergrote beelden maken van een dia om te onderzoeken hoe de voorwerpsafstand van invloed is op de grootte van het beeld. PROEF A Maak de opstelling die hieronder staat:

Zet het lichtkastje zo neer dat de dia op het lichtkastje bij de 0 cm van de schaalverdeling op de optische bank staat. Zet het scherm op een afstand van 54 cm van de dia. Laat het lichtkastje en het scherm voor de rest van de proef A op deze plaatsen staan. Zet de lens nu zo neer dat er een zo groot mogelijk scherp beeld van de dia op het scherm ontstaat. Verschuif de lens een klein beetje om te controleren of je echt het scherpst mogelijke beeld hebt. Zet de lens op de plek met het scherpste beeld. Meet nu de grootte van h e t voorwerp op de dia (bij het lampje dus) en de grootte van dat voorwerp op het beeld (op het scherm opmeten dus): grootte voorwerp op dia = ________

grootte voorwerp op beeld =

_______

Met de formule voor de vergroting (zie boek bladzijde 64) kun je nu de vergroting N berekenen. Bereken de vergroting uit de gegevens die je net hebt gemeten: N = -------- = De vergroting is een verhouding en heeft dus geen eenheid. In de figuur hieronder is met een tekening nog eens duidelijk gemaakt hoe een lens van een voorwerp L1L2 een beeld B1B2 vormt.

Bepaal door meten en rekenen de vergroting in deze tekening. Antwoord: ______________


21


In plaats van een vergroting, kun je ook een verkleining maken. Controleer eerst of de dia nog steeds bij 0 cm staat en het scherm op 54 cm. Schuif nu met de lens totdat je een verkleind scherp beeld van de dia op het scherm te zien krijgt. Probeer het beeld weer zo scherp mogelijk te maken. Meet weer de grootte van het voorwerp op het beeld. (de grootte van het voorwerp op de dia is natuurlijk niet veranderd!) grootte voorwerp op dia = ______________ Bereken weer de vergroting N. Conclusie:

grootte voorwerp op beeld = _______________

N = ------------- =

Als N > 1 dan is er sprake van een __________________ ________en als N < 1 dan is er sprake van een _____________________________. Als N =1 dan ______________________________________________

______________________________________________________________________ PROEF B In _____ de proef B ga je het verband tussen N, v en b onderzoeken. De dia blijft steeds op de beginpositie tegen het lichtkastje aan staan bij 0 cm. De lens moet je op de aangegeven voorwerpsafstand van de lens zetten. Het scherm verplaats je dan om een scherp beeld van de dia te vinden. Wanneer je de plaats van het scherpe beeld hebt gevonden, kijk je op de optische bank waar het scherm staat. Reken dan de beeldafstand uit: beeldafstand (b) = plaats scherm – plaats lens Meet bij elk beeld ook de grootte van het voorwerp op het scherm: dat is de grootte van het beeld. De grootte van het voorwerp op de dia heb je in proef A al gemeten. Die kun je dus meteen acht keer invullen.

v(cm) 14 16 18 20 24 30 35 40

b(cm)

Grootte van voorwerp op het beeld

grootte van voorwerp op de dia

N


22

Teken in het rooster hiernaast een diagram van het verband tussen N en v. N Bij welke voorwerpsafstand is het beeld even groot als het voorwerp? Bij v =

, want


5 4 3 2 1 0 0

10

20

30 v (cm)

In de tabel op de vorige bladzijde is de laatste kolom nog leeg. b Schrijf boven deze kolom -- , reken telkens b gedeeld door v uit en vul dit in, in de v laatste kolom van de tabel. Wat is jouw conclusie uit deze tabel?

Conclusie:

40


23


Huiswerkopdrachten bij paragraaf 3.4 Fototoestel 17. Wat wordt bedoeld met: a. een beeldafstand van 4,2 cm? ______________________________________________________________________ b. een vergroting van 1,6? ______________________________________________________________________ c. de grootte van het beeld? ______________________________________________________________________ d. een voorwerpsafstand van 12 cm? ______________________________________________________________________

18. In de tabel hiernaast staan steeds enkele gegevens van metingen. Bereken de ontbrekende waardes. Neem de tabel over en vul ‘m in.

v (cm)

b (cm)

50 10

50 20

5

N 5 6,5 0,30

19. Een boom is 13 meter hoog. Een fototoestel verkleint 70×. a. Bereken de vergroting. ______________________________________________________________________ b. Bereken de grootte van het beeld op het negatief. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 20. Een diaprojector vergroot een dia dertig keer. De dia is 3,0 cm breed en 2,0 cm hoog. Het scherm waarop de dia scherp wordt afgebeeld, is een vierkant met zijde 1,0 m. a. Bereken hoe groot de oppervlakte is van het beeld. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ b. Bereken hoeveel m2 van het scherm niet wordt belicht. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________


24


Bestudeer voordat je vraag 21 maakt eerst figuur 3.19a en 3.19b op bladzijde 67 van het boek. 21. Je maakt een foto met een gewone lens A van een huis. Zie de figuur hiernaast. Op de foto zie je alleen het deel tussen Q en S. Het gedeelte tussen P en Q wil je ook op de foto hebben. Je gebruikt een andere lens B. a. Beredeneer welke lens de kleinste f heeft, A of B. ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ Je wilt nu alleen het gedeelte tussen R en S op de foto hebben. Je gebruikt een lens C. b. Beredeneer welke lens de kleinste f heeft, A of C. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ c. Is lens B een groothoeklens of een telelens? ______________________________ d. En is lens C een groothoeklens of een telelens? ___________________________ 22. Met een kleinbeeldcamera wordt een foto van een 60 m hoge toren gemaakt. Het negatief is 24 mm × 36 mm. Er wordt een foto van afgedrukt van 9,0 cm × 13,5 cm. Op de foto is de toren 4,3 cm hoog. a. Kun je van dit negatief ook een foto van 16 cm × 25 cm maken? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ b. Bereken hoe groot de toren is op het negatief. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ c. Bereken de vergroting van de camera. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________


25


23. Met een optische bank wordt van een 1,1 cm lange gloeidraad van een lampje een 6,4 cm hoog beeld op een scherm gevormd. a. Bereken de vergroting. _________________________________________________________________________ b. In welke richting moet je de gloeidraad verschuiven om een kleiner beeld te krijgen? __________________________________________________________________ c. In welke richting moet je dan het scherm verschuiven? _______________________ ______________________________________________________________________ 24. Af en toe gebruikt één van de docenten van het Fioretti op school nog een diaprojector voor een oude verzameling dia's. Altijd staat de projector op dezelfde plaats in het lokaal. Als hij een keer ziek is, zet zijn vervanger de projector wat verder van het scherm. a. Wat moet er bijgesteld worden in de diaprojector om vanuit de nieuwe stand toch een scherp beeld te krijgen? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ b. Leg uit of de afbeeldingen op het scherm (vanaf de nieuwe stand) even groot, groter of kleiner zijn dan vroeger. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Een boom die 12 mm op de dia is, wordt op het scherm afgebeeld. Daar is het beeld van de boom 18 cm lang. c. Bereken de vergroting. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________


26


Experiment 3.4 Verband tussen v, b en f ; de lenzenformule Vraag Hoe is het verband tussen voorwerpsafstand en beeldafstand? Inleiding

In dit practicum ga je onderzoeken hoe het verband is tussen de voorwerpsafstand v, de beeldafstand b en de brandpuntsafstand f. Je hebt twee lenzen: een sterke lens: A en een zwakke lens: B. A is dus de bolste lens. Zet de dia op de lens voor het lichtkastje. Zorg dat de dia weer bij 0 cm staat. Je moet steeds het scherm op een bepaalde afstand van de dia zetten en daarna de lens verplaatsen om eerst een scherp vergroot beeld te zoeken of juist een scherp verkleind beeld. Meet dan de voorwerpsafstand en de beeldafstand en vul je metingen in de tabel in.

Metingen met lens A: afstand diascherm (cm)

beeld

60

vergroot

55

vergroot

55

verkleind

50

vergroot

50

verkleind

47

vergroot

47

verkleind

43

vergroot

43

verkleind

40

even groot

Om het verband tussen v en b te vinden gaan we eerst een diagram maken. Teken het diagram van de beeldafstand als functie van de voorwerpsafstand in het rooster hiernaast. Hoe blijkt uit deze grafiek, dat het verband tussen b en v niet eenvoudig is? _

b (cm)

60 50 40 b(cm)

Wat zal de waarde van b zijn, als v = 150 cm? b= , want

v (cm)

30 20 10 0 0

10

20

30 40 v(cm)

50

60

Fioretticollege 2010220112011 Metingen met lens B: afstand diascherm (cm)

beeld

80

even groot

85

vergroot

85

verkleind

90

vergroot

90

verkleind

100

vergroot

100

verkleind

110

vergroot

110

verkleind

27

v (cm)


b(cm)

Om het verband tussen v en b te vinden gaan we ook nu een diagram maken. Teken het diagram van de beeldafstand als functie van de voorwerpsafstand in het rooster hiernaast.

als v = 150 cm? b =

.

Waarom kan bij deze lens b niet kleiner worden dan 20 cm?

100 b(cm)

Wat zal de waarde van b zijn,

120

80 60 40 20 0 0

20

40

60 80 v(cm)

100

120

Uitwerking Voorlopige conclusie is dus, dat het verband tussen b en v niet heel eenvoudig is. Het is

geen recht evenredig verband en ook niet omgekeerd evenredig. De grafiek zier er wel omgekeerd evenredig-achtig uit. Daarom gaan we proberen om met Op de volgende bladzijden meer.

1 1 wat te doen. en v b

Fioretticollege 28 Werkboek natuurkunde 3H 2010220112011 Neem eerst de metingen van lens A over en vul die in deze tabel in. Vul daarna de andere kolommen in. v (cm)

b (cm)

1 v

1 b

1 1  v b

Trek een conclusie uit de laatste kolom van de tabel

Lens A heeft een brandpuntsafstand van f = 10 cm. Dus

1 = f

.

1 b

1 1  v b

Het verband tussen v, b en f lijkt bij lens A dus te zijn: Controleer deze regel voor lens B.

v (cm)

b (cm)

1 v

eerste meting laatste meting Lens B heeft brandpuntsafstand f = 20 cm. Dus Conclusie bij lens B:

1 = f

.


29


Huiswerkopdrachten bij paragraaf 3.5 De lenzenformule 25. Reken uit: 1 1 a. + = 3 2 1 1 b. + = 4 18 1 1 c. − = 6 8 1 1 d. − = 2 3 26. Reken f, v of b uit: 1 1 1 a. + = 2 3 f 1 1 1 b. + = 18 4 f 1 1 1 c. − = 5 14 v 1 1 1 d. − = 8 11 b 27. Een voorwerp staat op 30 cm van een lens. Er moet een beeld gevormd worden op 80 cm van de lens. Bereken de lenssterkte en de brandpuntsafstand. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 28. Bij een fototoestel kun je de afstand tussen de lens en het filmpje veranderen. Bij het maken van een foto van een bloem op 10,4 cm afstand is de afstand tussen de lens en de film 6,0 cm. Bereken de sterkte van de lens. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 29. In de volgende tabel staan steeds enkele gegevens van een opstelling op de optische bank met verschillende lenzen. Neem de tabel over en vul de ontbrekende waardes in. v (m)

b (m)

0,20 0,30 1,00

0,20

N

f (m)

S (dpt)

2,0 12,0 0,45

−2,5 5,0 0,35


30


30. Je gebruikt een diaprojector. Een boom die 1,2 cm op de dia is, wordt op het scherm afgebeeld. Daar is het beeld van de boom 18 cm lang. a. Bereken de vergroting. ___________________________________________________________________ De afstand van de lens tot de dia is 4,4 cm. b. Bereken de beeldafstand. _____________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ c. Bereken de sterkte van de lens. ______________________________________________________________ d. Leg uit of de lens van de diaprojector het beeld wel of niet omkeert. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 31. Als je een voorwerp op 35 cm afstand van een lens zet, dan is er een beeld op 20 cm afstand. a. Bereken de brandpuntsafstand van de lens. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ b. Bereken de plaats waar je het scherm moet zetten als de voorwerpsafstand 50 cm is. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ c. Waar moet je het voorwerp zetten zodat het beeld even groot is als het voorwerp? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 32. Met een fotokopieerapparaat ga je een bladzijde uit een boek kopiëren. Je vergroot of verkleint niet. De voorwerpsafstand is 36 cm. Bereken de brandpuntsafstand van de lens in het kopieerapparaat? ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________


31


33. Een voorwerp van 3,0 cm hoogte staat 4,5 cm voor een bolle lens met een sterkte van S = 50 dpt. De diameter van de lens is 4,0 cm. a. Construeer nauwkeurig het beeld.

___________________________________________________hoofdas

b. Bepaal de beeldafstand. b = c. Bepaal de vergroting.

cm

______________________________________________________________ ______________________________________________________________ d. Controleer de opdrachten b en c met een berekening. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________

34. Een fotograaf gebruikt een lens met f = 10 cm. Hij fotografeert een insect van dichtbij. Hij wil dat het insect op de film net zo groot is als in werkelijkheid. a. Welke afstand tussen lens en film moet hij instellen? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ b. Hoe ver zit het beest voor de lens? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________

35. Een negatieve lens heeft ook een negatieve sterkte en dus een negatieve brandpuntsafstand. Een voorwerp staat 10 cm voor een negatieve lens (f = −5 cm). a. Bereken waar het beeld dan komt te staan. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________


32


b. Wat kun je afleiden van het minteken bij de beeldafstand? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________

36. Je plaatst een voorwerp op 12 cm voor een negatieve lens (f = −4,0 cm). Bereken de plaats van het beeld. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________

37. Een lichtpunt L bevindt zich op 4,5 cm voor een lens, 1,5 cm onder de hoofdas. Het beeld van dat punt, L*, komt op 7,0 cm van de lens ergens boven de hoofdas. a. Maak een tekening op ware grootte.

___________________________________________________hoofdas

b. Bepaal de precieze plaats van het beeldpunt. c. Teken het verloop van de bundel uit L die op de lens valt. d. Bereken de sterkte van de lens. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________


33


Experiment 3.5 Fototoestel/oog

Vraag Wat zijn de overeenkomsten en verschillen van een fototoestel en het oog? Uitvoering Je bestudeert eerst de werking van een eenvoudig fototoestel met behulp van een camera

obscura. Een camera obscura is een kubusje met aan de voorkant een opening waardoorheen licht kan vallen. Het beeld komt niet op een negatief, maar op een doorzichtig scherm aan de achterkant van het kubusje. Je moet het beeld niet bekijken alsof je door de zoeker van een gewoon fototoestel kijkt, maar van een afstandje net zoals mensen met een digitale camera de foto bekijken. Het beeld is meestal niet erg helder (lichtsterk). Je moet dus met een doek het buitenlicht afschermen. 1 Bekijk een voorwerp buiten, bijvoorbeeld de fietsenstalling of de bomen met de camera obscura. Hoe ziet het beeld eruit?  Het beeld is vergroot / verkleind  Het beeld is scherp / onscherp  Het beeld staat rechtop / omgekeerd Zet nu een klein diafragma voor de opening en bekijk hetzelfde voorwerp opnieuw. Welke verschillen zie je vergeleken met het eerdere beeld?  Het beeld is groter / even groot / kleiner  Het beeld is helderder / donkerder  Het beeld is scherper / onscherper Hoe kunnen we de verschillen tussen de beelden die met hetzelfde toestel zijn gemaakt verklaren? Waarom staat het beeld omgekeerd? Marlies staat voor de camera obscura. Sanne bekijkt het beeld van Marlies. Teken in onderstaande figuren de lichtstralen van het oog van Marlies naar het scherm en de lichtstralen van de voet van Marlies naar het scherm.

Sanne

Marlies

Scherm

Het beeld staat dus omgekeerd, omdat _____________________________________

Fioretticollege 34 Werkboek natuurkunde 3H 2010220112011 Waarom is het beeld scherper, als je een kleiner diafragma gebruikt? Teken in de figuren hieronder de twee lichtstralen die vanaf de voet van Marlies precies langs de rand van het diafragma het scherm raken. Links is een groot diafragma gebruikt, rechts een klein.

Scherm

Scherm

Kijk naar de lichtvlek die het beeld van de voet vormt. Het beeld is scherper bij een klein diafragma, omdat En waarom is het beeld donkerder bij een kleiner diafragma? Omdat 2 Nu gebruik je een lens. Deze kun je voor de camera obscura houden. Bekijk een voorwerp veraf met de camera obscura met lens. Je kunt de camera obscura groter of kleiner maken door de doosjes in elkaar of uit elkaar te schuiven. Dit is nodig om een scherp beeld te krijgen. Maak een scherp beeld. Schat de voorwerpsafstand van het voorwerp: Meet de beeldafstand:

cm

Bekijk nu een voorwerp dichterbij. De voorwerpsafstand is De beeldafstand is nu

m

m

cm

Schuif de camera obscura nu zo ver mogelijk uit. Zet een voorwerp aan één kant van je tafel. Zet de camera aan de andere kant van de tafel. Bepaal door de camera te verplaatsen waar deze moet staan om een scherp beeld te krijgen. Meet dan de voorwerpsafstand en de beeldafstand. v= Conclusies:

cm en b =

cm

______________________________________________________________

Fioretticollege 2010220112011 3 De fotocamera

35


In de figuur hiernaast is afgebeeld hoe een fotocamera een beeld maakt van een voorwerp. De camera is zo ingesteld dat het beeld scherp is. Bepaal de vergroting: Construeer de plaats van het brandpunt. Meet f: f = In de figuren hieronder wordt hetzelfde voorwerp gefotografeerd op twee verschillende voorwerpsafstanden. In beide situaties ontstaat een scherp beeld van het voorwerp op het negatief.

Teken lichtstralen door het optisch middelpunt vanuit L en bepaal hiermee de plaatsen van het beeld op het negatief. Teken ook lichtstralen evenwijdig aan de hoofdas naar de lens en bepaal met deze lichtstralen de plaats van F in de camera. Is de beeldafstand anders bij verschillende voorwerpsafstanden? Is de brandpuntsafstand anders bij verschillende voorwerpsafstanden? Leg uit, hoe een fotocamera steeds een scherper beeld van een voorwerp kan maken bij verschillende voorwerpsafstanden.

Fioretticollege 2010220112011 4Het oog

36


In de figuur hiernaast staat de doorsnede van een oog. De belangrijkste onderdelen van het oog die een rol spelen bij de beeldvorming zijn: de ooglens, het netvlies en de iris met de pupil. Vergelijk de fotocamera met het oog en noem de onderdelen die dezelfde functie hebben: het oog

de camera

ooglens netvlies pupil Houd het werkboek met gestrekte armen voor je. Zie je de letters scherp? Houd het werkboek op 30 cm voor je ogen. Zie je de letters nog steeds scherp? Houd het werkboek op 10 cm voor je ogen. Zie je de letters nu nog scherp? Ergens is dus een plaats waar je de letters van het werkboek nog net scherp kunt zien. Dichterbij worden ze vaag. Bepaal deze afstand zo precies mogelijk. Deze afstand noemt men het nabijheidspunt van je oog. Hoe is het mogelijk dat je oog voorwerpen op allerlei afstanden scherp kan zien? In de figuur hiernaast kijkt een oog naar een voorwerp dat heel ver weg is, bijvoorbeeld een schip ver op zee. De lichtstralen van een lichtpunt komen dan vrijwel evenwijdig op de ooglens. Teken hoe de lichtstralen in het oog verder lopen. Geef ook het brandpunt F van de ooglens aan.


37


In de figuur hiernaast kijkt een oog naar een voorwerp dichtbij. Het oog is getekend met dezelfde lens als in de vorige figuur. De plaats van het brandpunt is dus niet veranderd. Construeer in deze figuur het beeldpunt van L. In de figuur hiernaast is de ooglens van vorm veranderd: hij is boller dus sterker. In deze toestand kan het oog een scherper beeld van L op het netvlies vormen. Teken het beeldpunt van L en construeer de plaats van F. Hoe kan het oog op verschillende afstanden een scherp beeld van een voorwerp op het netvlies vormen?

Het beeld ontstaat op het netvlies. Het netvlies bestaat uit cellen die lichtprikkels omzetten in elektrische signalen en deze via zenuwen naar de hersenen sturen. Op de plaats waar de zenuwen in een bundel het oog verlaten zitten geen lichtgevoelige cellen. Daarom wordt deze plaats de blinde vlek genoemd. Dat ook jouw oog een blinde vlek heeft kun je ervaren met de volgende proef. Kijk naar het plaatje hieronder. Houd je rechteroog gesloten en houd je linkeroog op ongeveer 10 cm boven het kruisje. Concentreer je op het kijken naar het kruisje. Ga na dat je dan ongemerkt ook het rondje ziet. Beweeg nu je oog langzaam van het kruisje af, maar blijf naar het kruisje kijken. Let ondertussen op het beeld van het rondje. Op een bepaald moment zul je het rondje niet meer zien. Het beeld komt dan op de blinde vlek.

●

┼

De werking van de pupil ga je na door de volgende proef te doen. Voor in het lokaal staat een spiegel met een lamp. De lamp is uit. Kijk in de spiegel naar je eigen pupil. De leraar zet de lamp plotseling aan. Wat gebeurt er met de pupil? Welke functie heeft de pupil dus? ________________________________________________


38


Huiswerkopdrachten bij paragraaf 3.6 Bril en contactlenzen 38. Ga naar www.bioplek.org en klik op Inhoud. Dan op Inhoud onderbouw en ten slotte op Oog. Bekijk de diapresentatie goed. a. Schrijf de namen van de 10 onderdelen van het oog uit het plaatje hiernaast op. 1. 6. 2.

7.

3.

8.

4.

9.

5.

10.

b. Leg uit wat de functie is van de pupil. ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ c. Leg uit wat accommoderen is. _____________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 39. Wim houdt een vinger 10 cm voor zijn ogen. Hij kan de vinger dan nog net scherp zien. De afstand tussen ooglens en netvlies is 1,7 cm (dat geldt voor beide ogen). a. Hoe groot is de voorwerpsafstand? v = cm b. Hoe groot is de beeldafstand? b =

cm

c. Bereken de brandpuntsafstand. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 40. Je ziet in de verte een vogel vliegen. a. Welk onderdeel van je oog zorgt ervoor dat je hem scherp ziet? __________________________________________________________________________ De vogel vliegt in jouw richting. Je blijft de vogel steeds scherp zien. b. Hoe moet de ooglens dan veranderen? __________________________________________________________________________


39


41. Sanders vader heeft een bril met positieve glazen nodig bij het lezen van de krant. De sterkte van de leesbril is +2,5 dpt. a. Waar wordt bij het lezen in het oog een beeld gevormd als hij de bril niet op heeft? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Sander heeft geen bril nodig bij het lezen. b. Leg uit waarom Sander kan lezen met de bril van zijn vader op. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 42. Als je bijziend bent, ligt je vertepunt ten opzichte van een normaal oog dan verder weg, dichterbij of op dezelfde plaats? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 43. André heeft positieve contactlenzen. a. Is hij bijziend of verziend? _______________________________ b. Zijn z’n ooglenzen te sterk of te zwak? _________________________ Bij natuurkunde zit André achter in de klas. c. Leg uit of André zijn contactlenzen nodig heeft om te kunnen lezen wat de natuurkundeleraar op het bord schrijft? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________

44. Een normaal oog heeft een afmeting van 1,7 cm. Op 1,7 cm wordt dus het beeld gevormd. a. B e r e k e n d e sterkte van een ooglens bij ongeaccommodeerd kijken? _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Door te accommoderen neemt de sterkte van de lens toe met 5,0 dpt. b. Bereken de nieuwe brandpuntsafstand. _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________

2. Bekijk de voorbeelden bij Ziet u wat er staat? Welke conclusie kun je hier uit trekken?

Recommend Documents