Licht en kleur
1
1.1 Kleuren zien
1.2 Schaduw
1.3 Spiegelbeelden bekijken
1.4 uv, ir en andere straling
Verkennen Je hebt elke dag te maken met licht en kleur. Je weet er dus al heel wat van. • • • •
Je ziet overal kleur. Je weet hoe je schaduwen kunt maken met je hand voor een lamp. Je kijkt ’s morgens in de spiegel of je haar goed zit. Je weet dat je niet alleen met gewoon licht een foto kunt maken, maar ook met röntgenstraling.
Op al die onderwerpen gaan we wat dieper in. Hoe zie je gekleurde kleren in gekleurd licht? Wanneer krijg je korte schaduwen, wanneer lange? Waar zit het spiegelbeeld precies, op de spiegel of erachter? Zijn er nog meer soorten straling dan licht en röntgenstraling?
I
Weet je dit al? a Hoe worden de kleuren op de tv en je computerscherm gemaakt? b Op welk moment van de dag is je schaduw op de grond het kortst? c Van welke materialen is een spiegel gemaakt? d Hoe heet de zonnestraling waarvan je bruin wordt?
II
Spiegelbeeld Als jij deze smiley aankijkt, zie je dit:
Teken hoe de smiley zichzelf ziet, als hij in de spiegel kijkt.
III
H1
Licht en kleur
Blikveld In de volgende tekening zie je een vrouw die vanuit haar ooghoek door een raam kijkt. a Neem deze tekening over. b Arceer het gebied rechts van het raam dat zichtbaar is voor deze vrouw. c Ziet de vrouw de kat achter het muurtje zitten?
2
3
1.1 Kleuren zien U bent er gekleurd bij!
Vrouwe Justitia
De rechtbank onderzoekt een beroving op de parkeerplaats van een supermarkt. Er is een verdachte aangehouden, maar die zegt dat hij onschuldig is. Hieronder staan de feiten waarover de rechtbank beschikt. Er moet een goede en eerlijke uitspraak komen. Onderzoek alle feiten en trek een conclusie! De verdachte: ‘Het meisje achter de kassa heeft verklaard dat ik in de supermarkt was. Ze heeft mijn gezicht herkend. Dat klopt, ik was in die supermarkt, rond die tijd op die avond.’ ‘Zij zegt dat ik een rood shirt aanhad. Dat klopt. Ik had die avond mijn rode Che Guevara-shirt aan.’ De advocaat: ‘Het slachtoffer heeft het gezicht van de dader niet goed gezien. Het was buiten schemerig en de dader had een sjaal voor zijn mond.’ Het slachtoffer: ‘De dader had een donkergrijs of zwart shirt aan zonder opdruk of met vage vlekken.’ De aanklager: ‘U bent de dader, want de beroving is gebeurd vlak nadat u de supermarkt uitging. U voldoet aan alle beschrijvingen van de getuige.’ De advocaat: ‘Dat is onzin! Het slachtoffer beschrijft een heel ander shirt dan het shirt dat mijn cliënt aanhad. Ik vraag vrijspraak.’ De aanklager: ‘Het kan best zo zijn dat het slachtoffer de kleuren anders heeft gezien dan ze in het echt zijn, omdat op die parkeerplaats oranje lampen staan. Je ziet de kleuren dan anders dan overdag.’
Het shirt dat de verdachte op de bewuste avond droeg.
Onderzoek! Ga op de stoel van de rechter zitten en onderzoek wie er gelijk heeft. Het onderzoek richt zich op het shirt van de verdachte. Er moeten twee vragen worden beantwoord: • Zou het kunnen dat in het oranje licht van de straatlantaarns kleuren er anders uitzien dan overdag? • Zou het kunnen dat het rode Che Guevara-shirt van de verdachte in het oranje licht van de straatlantaarns er helemaal zwart uitziet? De aanklager laat de rechter een foto van het shirt zien. De uitleg die hij geeft, staat erbij. Bekijk eerst ook de volgende foto en beantwoord daarna de vraag.
Deze foto van besneeuwde auto’s is ’s avonds bij het oranje licht van straatlantaarns genomen.
4
Ontdekken
1 Bewijst de foto van het shirt dat de aanklager gelijk heeft? Leg uit wat deze foto wel bewijst en wat niet. De rechter vindt dat de aanklager met betere bewijzen moet komen. Er zijn meer foto’s nodig.
Eindproduct Schrijf in vier regels op wat volgens jou de uitspraak van de rechter moet zijn. Begin met: ‘De foto’s die de aanklager heeft laten zien bewijzen …’
Doe activiteit 1. 2 Leg uit waarom je de foto’s niet met flitslicht mag maken. 3 Hoe ziet het rode shirt van de verdachte er op jouw foto’s uit?
Activiteit 1 Onderzoek het licht Je gaat zelf foto’s maken in het licht van een straatlantaarn die oranje licht geeft.
Je hebt nodig • een camera of de camerafunctie van je telefoon • dit boek met de foto van het shirt van de verdachte • zo mogelijk een eigen rood shirt met een zwarte opdruk • een plek waar oranje straatlantaarns de enige lichtbronnen zijn of gebruik een natriumlamp op school Dit ga je doen • Zorg dat het plaatje goed wordt verlicht door de straatlantaarn. • Neem foto’s. • Druk de foto’s op een kleurenprinter af. Je resultaten Bekijk de foto’s bij gewoon licht. Beantwoord vervolgens de vragen 2 en 3 .
Zoek voor je onderzoek een straatlantaarn die deze kleur licht geeft.
H1
Licht en kleur
1.1
Kleuren zien
5
Begrijpen
FIG 1 In een regenboog zie je alle kleuren van het witte zonlicht.
Onder een oranje natriumlamp zie je geen kleuren. Een rood shirt lijkt dan zwart. In wit licht zie je wel alle kleuren. Waarom is dat zo? En waarom zien de kleuren van kleding er buiten anders uit dan in de winkel?
Een mooi kleurenspectrum kun je maken door wit licht in een cd te laten spiegelen. In figuur 3 zie je hoe het witte kaarslicht wordt gesplitst in kleuren.
Sleutelbegrippen
Regenboog, kleurenspectrum, lichtbronnen, weerkaatsen, absorberen, mengen van kleuren.
De kleuren van de regenboog Doe activiteit 2. In figuur 1 zie je een regenboog. De kleuren van de regenboog ontstaan, doordat regendruppels het zonlicht in verschillende kleuren splitsen. Van buiten naar binnen zie je rood, oranje, geel, groen, blauw en violet. In figuur 2 zie je de kleuren van de regenboog naast elkaar. Zo’n kleurenband noem je een kleurenspectrum. Als je goed kijkt, zie nog veel meer kleuren, zoals de kleuren die tussen blauw en groen zitten. Maar er ontbreken ook kleuren zoals bruin en zilver. Om die kleuren te krijgen, moet je kleuren uit het spectrum mengen. Als je alle kleuren van de regenboog mengt, krijg je weer wit licht.
FIG 2 Het kleurenspectrum bevat veel, maar niet alle kleuren.
6
FIG 3 In een cd zie je het kleurenspectrum.
De zon, een lamp of een kaars geven zelf licht. We noemen ze lichtbronnen. De kleurensamenstelling van het licht is bij elke lichtbron anders. Een gloeilamp met meer rood licht geeft een warme gloed. Als een lichtbron meer blauw licht geeft, is het licht kil. Echt wit licht krijg je alleen als alle kleuren uit het spectrum even sterk zijn.
Begrijpen
Er zijn ook lichtbronnen die maar één kleur licht uitzenden. De rode, oranje en groene led-lampjes in verkeerslichten zenden elk maar één kleur licht uit (zie figuur 4).
Kleur en taal Alle verf in figuur 5 is blauw. Een Rus vindt dat er twee kleuren zijn: de lichtblauwe verf heet in het Russisch ‘goluboy‘, en de donkerblauwe `siniy`. Waar wij één kleur zien, noemt een Rus twee kleuren. Andersom komt ook voor. In figuur 6 zie je blauw en groen in de staartveren van een pauw. In Afrika en Zuidoost-Azië vindt men dat één kleur. In het Vietnamees heet die kleur ´xanh´. Het betekent zowel groen als blauw. Een Vietnamees ziet net zo goed als wij verschillen tussen dat blauw en groen, maar hij vindt dat het toch één kleur is, net zoals wij het lichte en donkere blauw in figuur 5 allemaal blauw vinden.
Gekleurde voorwerpen Zonder lamp zie je in een onderaardse gang helemaal niets. De meeste voorwerpen geven zelf geen licht. Je kunt ze alleen zien, omdat ze licht weerkaatsten. In figuur 7 zie je een wit en blauw geschilderd gebouw. De witte stenen weerkaatsen alle kleuren van het zonlicht. Het blauwe deel van het gebouw weerkaatst alleen de blauwe kleur uit het zonlicht. De andere kleuren worden door de blauwe verf niet weerkaatst. Dat heet absorberen. Het rode, oranje, gele en groene licht van de zon wordt dus door de blauwe verf geabsorbeerd. Een voorwerp dat alle kleuren absorbeert, kaatst niets terug. Je ziet het voorwerp dan zwart.
FIG 7 Wit en blauw geschilderd gebouw. FIG 5 Er zijn veel soorten blauw.
Samenvatting
• E en regenboog ontstaat als regendruppels wit zonlicht in kleuren splitsen. • Het kleurenspectrum bestaat uit alle kleuren van regenboog. • De kleuren die niet in het kleurenspectrum zitten, ontstaan door het mengen van kleuren uit het spectrum. • Een lichtbron is een voorwerp dat zelf licht geeft. • Je ziet voorwerpen die geen licht geven, doordat ze licht weerkaatsen. • Een wit voorwerp weerkaatst alle kleuren. • Een zwart voorwerp absorbeert alle kleuren en weerkaatst niets. • Een gekleurd voorwerp weerkaatst alleen zijn eigen kleur en absorbeert alle andere kleuren.
FIG 6 Van blauw naar groen.
H1
Licht en kleur
1.1
Kleuren zien
7
Begrijpen
Opgaven bij begrijpen 1
2
3
Geef van elk van de volgende beweringen aan of ze waar of niet waar zijn. a In de regenboog zie je alle bekende kleuren. b De regenboog bestaat uit zes kleuren. c Een rood voorwerp absorbeert rood licht. d Een wit voorwerp weerkaatst alle kleuren licht.
c
Het licht van een kaarsvlam is geler dan het licht van een gloeilamp. Wat kun je nu zeggen over de temperatuur van de kaarsvlam? d In figuur 9 zie je dat de twee helderste sterren van het sterrenbeeld Orion verschillende kleuren hebben. Welke ster is heter, Rigel of Betelgeuze?
5
a
Hoewel de regenboog uit heel veel kleuren bestaat, noem je er meestal maar zes. a Noem deze zes kleuren. b Hoe noem je de kleurenreeks van de regenboog? c Noem twee kleuren die niet in de regenboog voorkomen. d Leg uit hoe die kleuren toch kunnen bestaan. Net als regendruppels splitsen ook zeepbellen het witte zonlicht in de kleuren van de regenboog (zie figuur 8). a Waarmee kun je zelf de kleuren van het zonlicht zichtbaar maken? b Noem drie lichtbronnen die wit licht geven. c Noem een lichtbron die maar één kleur licht uitzendt.
b c d
6
Een voorwerp weerkaatst rood, oranje, geel en groen licht. a Noem twee kleuren die door het voorwerp worden geabsorbeerd. b Hoe zie je een voorwerp dat alle kleuren absorbeert?
7
De vele bloedvaatjes kleuren de binnenkant van je oog rood. Toch zie je iemands oogpupil altijd zwart. a Leg uit hoe dat komt. Vaak zie je ‘rode ogen’ op een flitsfoto. b Waarom zie je dan wel de kleur van de binnenkant van het oog?
8
FIG 8
4
8
In een halogeenlamp is een techniek toegepast waardoor de temperatuur van de gloeidraad hoger is dan bij een normale gloeilamp. a Is de kleur van een halogeenlamp ‘geler’ of ‘witter’ dan de kleur van een normale gloeilamp? In een led-lamp en een spaarlamp wordt het licht niet gemaakt, doordat een voorwerp heel heet wordt. Het licht ontstaat op een andere manier. b Hoe kun je laten zien dat een spaarlamp ander licht uitzendt dan een gloeilamp?
Wat betekenen de woorden absorberen en weerkaatsen? Welke kleuren worden door een blauw voorwerp weerkaatst? Welke kleuren worden door een blauw voorwerp geabsorbeerd? Welke kleuren worden geabsorbeerd en welke kleuren worden weerkaatst door een groen oppervlak?
In een winkel zien kleuren er anders uit dan buiten. a Leg uit hoe dat komt. a Waarom moet je kleding eigenlijk zo dicht mogelijk bij het raam bekijken?
Begrijpen
Betelgeuze
Rigel
FIG 9
H1
Licht en kleur
1.1
Kleuren zien
9
Verklaren
Kleuren zien met je oog Doe activiteit 3. Kleuren zie je met lichtgevoelige cellen in je oog. Die cellen worden kegeltjes genoemd. Er zijn kegeltjes voor rood, groen en blauw licht. De kegeltjes zien ook de naburige kleuren uit het spectrum. Zo zien de rode kegeltjes ook oranje. Zie figuur 10.
FIG 11 Kleurentest
FIG 10 Lichtgevoelige cellen in je oog.
Met de drie soorten kegeltjes samen zie je alle kleuren. Als er geel licht in je oog valt, nemen de groene en de rode kegeltjes dat waar. De blauwe kegeltjes reageren niet op geel licht. De hersenen verwerken deze informatie. Je ‘weet’ dan, dat het licht geel moet zijn. Bij wit licht nemen alle kegeltjes het licht waar. De kegeltjes werken slecht als er maar weinig licht is. Dan gebruik je andere cellen in het oog. Die kunnen de verschillende kleuren niet onderscheiden. Deze cellen worden de staafjes genoemd. ’s Nachts heb je moeite om kleuren te zien. In het maanlicht lijkt alles grijs. Ook van zwakkere sterren kun je daarom niet de kleur zien.
FIG 12 Zo ziet een kleunrenblinde deze kleurentest.
De kleuren van de tv
De makers van tv´s maken handig gebruik van de eigenschappen van de kegeltjes in je oog. Een tv gebruikt maar drie kleuren. Als je met een vergrootglas naar het scherm kijkt, zie je de rode, groene en blauwe lijntjes (figuur 13). Meer kleuren zijn niet nodig. Eigenlijk houdt de tv je ogen voor de gek. In plaats van geel licht, zendt de tv groen en rood licht uit. Hierop reageren de groene en rode kegeltjes in je oog. Je hersenen denken dan dat het licht geel is.
Van alle jongens is ongeveer 8% kleurenblind. Bij meisjes komt dit minder voor: ongeveer 0,5%. De meeste kleurenblinden kunnen rood en groen niet onderscheiden. Dan werken de rode en/of groene kegeltjes niet. Kleurenblindheid is erfelijk bepaald. In figuur 11 zie je testplaatjes waarmee je kunt uitzoeken of je alle kleuren kunt zien. In figuur 12 zie je hoe een volledig kleurenblinde deze test ziet.
FIG 13 Elke tv-pixel bestaat uit drie led’s..
10
Verklaren
Een mooi voorbeeld van het mengen van lichtkleuren zie je bij de ‘livingColors’-lamp. In zo´n lamp zitten twee rode, een groene en een blauwe led-lamp. Je kunt de lichtsterkte van de led-lampen afzonderlijk instellen en daarmee alle denkbare kleuren licht maken.
Onder een gekleurde lamp
Onder een oranje natriumlamp zie je het verschil niet meer tussen een blauwe en een zwarte auto. Een blauwe auto kan alleen blauw licht weerkaatsen. Alle andere kleuren worden geabsorbeerd. Het oranje licht van de lamp wordt dus niet weerkaatst. Je ziet de auto zwart. Onder een gekleurde lamp zien kleuren er dus anders uit. Als je wilt onderzoeken welke kleur een gekleurd voorwerp krijgt bij gekleurd licht, moet je weten welke kleuren de lamp uitzendt, en welke daarvan door het voorwerp worden weerkaatst.
10 Er zijn drie soorten kegeltjes in je oog. a Voor welke kleuren zijn deze kegeltjes gevoelig? b Welke kegeltjes reageren het sterkst, als je naar een gele kaarsvlam kijkt? Alle soorten kegeltjes reageren even sterk, als je naar een lamp met een bepaalde kleur licht kijkt. c Welke kleur heeft dit lamplicht? De kegeltjes werken slecht bij weinig licht. d Hoe noem je de cellen die je dan gebruikt om te zien? e Waarom zie je bij maanlicht moeilijk kleuren? 11
Langs snelwegen branden vaak natriumlampen. a Waardoor zie je bij dit licht nauwelijks kleuren? b Waarom worden die lampen niet in klaslokalen gebruikt? Wat is de overeenkomst tussen de kleuren van een pixel van een tv en de kegeltjes op je netvlies? Een geel deel van een televisiescherm zendt geen geel licht uit. b Welke kleuren licht zendt dat deel van het scherm dan wel uit? c Waarom ziet je oog dat deel toch geel?
12 a
Voorbeeld 1 Hoe ziet de Nederlandse vlag eruit bij rood licht? Om dit te onderzoeken moet je weten: • welke kleuren in het licht aanwezig zijn; • welke kleuren door het voorwerp weerkaatst respectievelijk geabsorbeerd worden. Het licht is rood. Dat bestaat maar uit één kleur: rood. De rode en de witte baan weerkaatsen beide het rode licht. De blauwe baan weerkaatst blauw en absorbeert rood, oranje, geel en groen. Er wordt door de blauwe baan dus geen enkele kleur weerkaatst, want er is alleen maar rood licht. De blauwe baan van de vlag zie je dus zwart. De Nederlandse vlag zie je in rood licht dus als ‘rood, rood, zwart’.
13 Welke kleuren worden geabsorbeerd door een rood oppervlak? 14 In figuur 14 zie je drie voetbalshirts. Teken hoe de shirts eruit zien onder: a een blauwe lamp; b een gele lamp.
Opgaven bij verklaren 9
Geef van elk van de volgende beweringen aan of ze waar of niet waar zijn. a Een kleurentelevisie werkt met rode, gele en blauwe pixels. b Met drie kleuren kun je alle kleuren van de regenboog maken. c Onder een gekleurde lamp kunnen gekleurde voorwerpen zwart lijken. d De meeste kleurenblinden kunnen geen rood en groen onderscheiden.
H1
Licht en kleur
1.1
Kleuren zien
FIG 14a Shirt Barcalona.
FIG 14b Shirt Bayern München.
FIG 14c Shirt Inter Milan.
11
Verdiepen
Kleuren licht mengen Doe activiteit 4. Een beamer werkt, net als een tv, met de kleuren rood, blauw en groen. Die kleuren noemen we de primaire kleuren. De kegeltjes in je oog zijn het gevoeligst voor deze kleuren. Wit krijg je door deze drie kleuren te mengen. Zie figuur 15. Geel is de mengkleur van rood en groen. De andere twee mengkleuren zijn lichtblauw, de mengkleur van blauw en groen, en zuurstokroze, de mengkleur van rood en blauw. Een mengkleur van twee primaire kleuren heet een secundaire kleur. De technische naam voor zuurstokroze is magenta. Het lichtblauw wordt aangeduid als cyaan. (Geel heeft geen andere technische naam; het wordt aangeduid met de Y van yellow.)
mengt, krijg je weer een primaire kleur. Je kunt dat inzien door naar de absorptie te kijken. Gele verf absorbeert blauw licht en cyaan verf absorbeert rood licht. Als je die twee kleuren verf mengt, absorbeert het mengsel blauw en rood. Het mengsel weerkaatst dan alleen nog groen licht. Dit zie je in figuur 16. Meng je alle drie de kleuren, dan krijg je zwart.
geel
groen
rood
magenta
blauw
cyaan
rood FIG 16 Het mengen van primaire kleuren verf. magenta
geel
Een kleurenprinter gebruikt de drie secundaire kleuren inkt of toner. Als je iets groens print, gebruikt de printer de gele en cyaan inkt. Met alle drie de kleuren kan de printer zwart maken. Maar omdat je zo veel in zwart print, is er altijd ook een aparte zwarte inktpatroon (zie figuur 17).
groen blauw
cyaan
rood groen blauw
FIG 15 Het mengen van primaire kleuren licht.
Kleuren verf mengen Doe activiteit 5. Het mengen van rood en groen licht geeft geel. Maar als je groene en rode verf mengt krijg je een donkere kleur, die helemaal niet op geel lijkt. Verf mengen werkt anders. Daarbij moet je kijken naar de kleuren die de verf absorbeert. Als je twee van de secundaire kleuren geel, magenta of cyaan
12
FIG 17 De inktpatronen van een inkjetprinter.
Verdiepen
Opgaven bij verdiepen 15 Geef van elk van de volgende beweringen aan of ze waar of niet waar zijn. a Een inktjetprinter heeft meestal vier inktpatronen: magenta, cyaan, geel en zwart. b De gele inkt van de printer absorbeert maar één kleur licht. c Cyaan inkt absorbeert rood licht. 16 Elke kleur van een inktjetprinter absorbeert een kleur. a Geef van elke kleur inkt aan welke kleur licht geabsorbeerd wordt. b Welke kleur krijg je, als je gele inkt en magenta inkt mengt? c Waarom krijg je groen als je cyaan inkt en gele inkt mengt? d Waarom leveren de drie inktkleuren samen zwart? e Waarom heeft een inktjetprinter ook nog een aparte toner voor zwart? f Zoek op waarvoor de letters CMYK staan in de druktechniek (zie figuur 18).
FIG 18
FIG 19
18 Sommige kunstschilders maken hun schilderij met stippen van verschillende kleuren (figuur 20). Op een grotere afstand zie je de afzonderlijke stippen niet meer, en lijkt er een andere kleur te onstaan. Deze schildertechniek heet pointillisme. Leg uit of deze manier van kleuren mengen te vergelijken is met verf mengen of met lichtkleuren mengen.
FIG 20
17 Als je rood, groen en blauw licht mengt, ontstaat wit licht. a Welke kleur ontstaat als je rode, groene en blauwe verf mengt? b Welke kleur ontstaat als je geel, magenta en cyaan licht mengt? Als je rode, blauwe en groene verf mengt, krijg je een donkere kleur; in het ideale geval zwart (zie ook figuur 19). c Leg uit waarom je geen witte verf krijgt als je rood, groen en blauw mengt. d Leg in je eigen woorden uit wat het verschil is tussen kleuren licht mengen en kleuren verf mengen.
H1
Licht en kleur
1.1
Kleuren zien
13
Onderzoeken
Activiteit 2 Lichtbronnen bekijken Elke lichtbron heeft een ander spectrum. Dat kun je bekijken met een cd, een tralie of een spectroscoop. Op internet staan verschillende ontwerpen voor een spectroscoop.
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz FIG 21 Spectrum
Je hebt nodig • een spectroscoop • verschillende lichtbronnen zoals een spaarlamp, gloeilamp, kaars, tl-buis, led-lamp, licht buiten, brander met blauwe of gele vlam, blacklight en natriumlamp
Dit ga je doen • Bekijk de lichtbron door de spectroscoop. • Geef bij elke lichtbron aan welke kleuren je ziet, met de letters die onder het spectrum van figuur 21 staan. Vragen • Welke lichtbronnen geven een aaneengesloten spectrum zonder zwarte lijnen ertussen? • Welke lichtbronnen zenden licht in één kleur of maar een paar kleuren uit? Het spectrum is dan grotendeels zwart. • Een tl-buis en een spaarlamp hebben geen aaneengesloten spectrum. Waarom geven ze toch wit licht?
Activiteit 3 Kleur zien met je oog Je kunt niet in je hele blikveld kleur zien. Met deze proef bepaal je waar je nog kleur kunt zien. De proef voer je uit in drietallen.
Je hebt nodig • een vel wit papier waarop een kruisje staat • een meetlint • een paar vierkante stukjes gekleurd papier van ongeveer 2 cm bij 2 cm (verschillende kleuren)
• •
• • •
Dit ga je doen • Leg het vel papier met het kruisje naar boven op een tafel. • Een persoon, de proefpersoon, gaat staan en houdt één oog dicht. De proefpersoon moet met het andere oog constant naar het kruisje kijken. De afstand tussen het oog en het kruisje moet ongeveer 50 cm zijn.
14
Een tweede persoon houdt in de gaten of de proefpersoon wel onafgebroken naar het kruisje blijft kijken. De derde persoon kiest een gekleurd papiertje en schuift dat vanaf ongeveer 1 m van het kruisje langzaam over de tafel in de richting van het kruisje. De proefpersoon geeft een seintje, zodra hij het papiertje ziet. Zodra de proefpersoon de kleur kan zien, noemt hij de kleur. Wissel van rol, zodat iedereen een keer proefpersoon is.
Vragen • In welk gebied van je blikveld zie je kleur? • Op welke afstand van het kruisje kon je (gemiddeld) de kleuren herkennen? • Welke verschillen zijn er tussen de proefpersonen?
Onderzoeken
Activiteit 4 Lichtbundels mengen Net zoals de drie kleuren van een tv-pixel in je oog mengen, kunnen ook lichtbundels mengen. Op deze manier onderzoek je welke kleuren ontstaan.
Je hebt nodig • drie lichtkastjes met kleurenfilters in de kleuren rood, groen en blauw, of drie gekleurde spots (Je kunt deze proef ook op de computer doen. Ga voor de benodigde applet naar de website van Impact.)
Dit ga je doen • Meng de volgende kleuren: - rood en blauw - rood en groen - groen en blauw - rood, groen en blauw • Noteer bij elke kleurencombinatie welke kleur er ontstaat. Vraag Welke kleur ontstaat, als je rood, groen en blauw licht mengt?
Activiteit 5 Ecoline mengen Verf mengen werkt anders dan lichtbundels mengen. Je kunt dat onderzoeken met ecoline verf.
geel
magenta 0+0
1+0 2+0 3+0
+ 3 cyaan
0+1 1+1
2+1
+ 2 cyaan 0+2
1+2
0+3
FIG 22 Verfmengschema
H1
Licht en kleur
1.1
Kleuren zien
+ 1 cyaan
Je hebt nodig • drie kleuren ecoline: geel, magenta en cyaan • tien reageerbuisjes • een druppelpipet Dit ga je doen • Zet de tien reageerbuisjes in een rekje. • Doe in de buisjes zoveel druppels geel en magenta als in het schema van figuur 22 staat aangegeven. Het linkergetal is steeds het aantal druppels geel en het rechtergetal het aantal druppels magenta. • Voeg in elke rij zoveel druppels cyaan toe als rechts van rij staat aangegeven. • Kleur met de ecoline in de buisjes rondjes en maak hiermee een kleurendriehoek. Vragen • Mengen de kleuren van ecoline als lichtkleuren of als verfkleuren? • Welke kleur krijgt het rondje in het midden van de kleurendriehoek?
15
1.2 Schaduw Donkere tuin Roos en haar ouders eten in de zomer vaak in de tuin. De gemeente heeft aangekondigd dat achter hun huis een hoge woontoren zal worden gebouwd. Ze maken zich zorgen dat hun tuin daardoor in de schaduw zal komen te liggen. Roos gaat uitzoeken hoe de schaduw van het nieuwe gebouw zal gaan vallen.
Onderzoek! Hierna zie je een tekening van de situatie. De tuin is aan de zuidkant van het huis. De woontoren komt achter de tuin dus ook ten zuiden van het huis.
zuid
noord
Het nieuwe gebouw komt aan de zuidkant van het huis van Roos en haar ouders.
Hoge gebouwen kunnen een flinke schaduw geven.
1 Op welke tijd van de dag is de schaduw van de toren het kleinst?
Roos weet nu op welke tijden de meeste mensen in de buurt last zullen hebben van de schaduw. Maar hoe zit het nu bij haar tuin? Ze vindt een simulatie waarin je kunt zien in welke richting een schaduw valt op een bepaald tijdstip.
2 Op welke tijdstippen is de schaduw het grootst?
Doe activiteit 7.
Doe activiteit 6.
3 Hoe komt het dat de lengte van de schaduw in de loop van de dag verandert?
5 Op welke tijd van de dag hebben de meeste mensen last van schaduw in hun tuin?
4 Hoe komt het dat de richting van de schaduw in de loop van de dag verandert?
6 In welke richting valt de schaduw rond lunchtijd? 7 In welke richting valt de schaduw als het tijd is voor het avondeten?
Eindproduct De ouders van Roos vragen: ‘En, heb je het uitgezocht? Krijgen wij schaduw in de tuin als dat nieuwe gebouw er is?’ Schrijf het antwoord op dat Roos volgens jou moet geven.
16
Ontdekken
Activiteit 6 Schaduw in het plaatsje Zeeland Je hebt nodig • Internet Dit ga je doen • Bekijk de simulatie van de schaduw rond een huis met twee daken op de website van Impact. • Bekijk de simulatie over het verloop van de schaduw in de loop van de dag in het plaatsje Zeeland op de website van Impact. Je resultaten Na het bekijken van de simulaties beantwoord je de vragen 1 t/m 4 .
Activiteit 7 Schaduw van uur tot uur Je hebt nodig • Internet
Dit ga je doen • Ga naar de website van Impact. Bekijk de simulatie over zon en schaduw bij een stok van 50 cm lang. • Meet de lengte en de richting van de schaduw van een stok van 50 cm lang van uur tot uur. • Neem de tabel over en vul de twee laatste kolommen in.
H1
Licht en kleur
1.2
Schaduw
Tijd
Lengte schaduw
9 uur 10 uur 11 uur 12 uur 13 uur 14 uur 15 uur 16 uur 17 uur 18 uur
Richting schaduw
Je resultaten Beantwoord de vragen 5 t/m 7 aan de hand van de ingevulde tabel.
17
Begrijpen
Je moet rekening houden met de schaduwen bij het ontwerpen van een gebouw. Maar hoe lang mag een schaduw zijn? Schaduwen worden ingewikkelder als er meer lichtbronnen zijn, zoals bij de lichtmasten op een voetbalveld. En kan een schaduw ook gekleurd zijn?
Sleutelbegrippen
Lichtstralen, schaduw, halfschaduw, kernschaduw, puntbron, evenwijdige lichtbundel, divergente lichtbundel, vergrotingsfactor.
Schaduw Doe activiteit 8.
FIG 24 De lichtstralen zijn onzichtbaar, wel zie je de schaduwen.
Bij een lasershow zorgt een rookmachine ervoor dat je de lichtstralen ziet. Een lichtstraal kun je pas zien als de straal ergens tegenaan komt. In een zaal vol rook zijn dat de rookdeeltjes. Je ziet in figuur 23 dat lichtstralen langs rechte lijnen gaan.
De kleur van schaduw Op de maan is elke schaduw zwart (zie figuur 25). Daar is de zon de enige lichtbron. Op aarde komt er ook licht van de blauwe lucht. Dat blauwe licht is zonlicht dat door stofdeeltjes wordt verstrooid. Het licht van de lucht komt van alle kanten en heet diffuus licht. In figuur 26 zie je blauwe schaduwen in de sneeuw.
FIG 25 Op de maan zijn de schaduwen zwart. FIG 23 Met rook kun je lichtstralen zichtbaar maken.
In figuur 24 is er geen rook of mist. Je kunt de lichtstralen van de zon daarom niet zien. Wel zie je de schaduwen. Die ontstaan doordat de kamelen het zonlicht tegenhouden. Een schaduw die op de grond zichtbaar is, heet eigenlijk een schaduwbeeld. Maar je mag hiervoor ook het woord schaduw gebruiken.
FIG 26 Deze schaduw op de sneeuw is blauw.
18
Begrijpen
Bij veel voetbalvelden staan vier lichtmasten. Daardoor heeft de speler in figuur 27 vier schaduwen. Dit zijn geen echte schaduwen, want ze zijn minder donker. Dat komt doordat de schaduw van één lichtmast steeds wordt beschenen door de andere drie lichtmasten. Een schaduw die nog licht van andere lichtbronnen krijgt, heet een halfschaduw. Bij meer lichtbronnen krijg je pas een echte schaduw als het licht van alle lampen wordt afgeschermd door het belichte voorwerp. Die schaduw heet de kernschaduw. In figuur 29 zie je de kernschaduw midden onder de tafel. Ook bij een uitgebreide lichtbron zoals een tl-buis, zie je een kernschaduw en een halfschaduw (zie figuur 30).
FIG 27 De lichtmasten zorgen voor vier halfschaduwen.
Als je in een ruimte goed wilt werken, is het onprettig als er overal schaduwen zijn. Daarom worden werkruimtes en klaslokalen vaak met tl-buizen verlicht.
Soorten lichtbundels
Gebuik je één lamp in een donkere ruimte, dan lijkt alle licht uit één punt te komen. Zo´n kleine bron heet een puntbron. De lichtstralen die uit een puntbron komen, gaan vanuit de bron uit elkaar. Dat noem je een divergente lichtbundel. De lichtstraal die uit een laser komt, gaat niet uit elkaar. Dat noem je een evenwijdige lichtbundel. Zie figuur 31.
FIG 31 Evenwijdige lichtbundel.
lampen
tl-buis
lamp
voorwerp voorwerp
schaduw tafelblad
FIG 28 Ontstaan van schaduw.
H1
Licht en kleur
1.2
voorwerp
halfschaduw
halfschaduw
tafelblad
tafelblad
FIG 29 Ontstaan van halfschaduw en kernschaduw.
Schaduw
FIG 30 Schaduwen bij een tl-buis.
19
Begrijpen
rode lamp
Samenvatting
• Lichtstralen zijn pas zichtbaar, als ze door een voorwerp worden weerkaatst. • Het gebied waar lichtstralen niet kunnen komen, heet schaduw. • Bij meer dan één lichtbron ontstaan kernschaduw en halfschaduw. • De kernschaduw ontstaat op de plaatsen waar van geen enkele lichtbron licht komt. • Een schaduw die nog licht van andere lichtbronnen krijgt, heet een halfschaduw. • Halfschaduw ontstaat op plaatsen waar een deel van het licht wordt tegengehouden. • Een puntbron is een kleine lichtbron. • Een divergente lichtbundel bestaat uit lichtstralen die uit elkaar gaan. • Een evenwijdige lichtbundel bestaat uit evenwijdige lichtstralen.
Opgaven bij begrijpen 19 Geef van elk van de volgende beweringen aan of ze waar of niet waar zijn. a Bij een divergente lichtbundel komen alle lichtstralen uit één punt. b Bij een evenwijdige lichtbundel is de schaduw altijd even groot als het voorwerp. c Bij een divergente lichtbundel is de schaduw altijd even groot als het voorwerp. d Lichtstralen kun je nooit zien. e Halfschaduw is het gebied waar helemaal geen licht op valt.
groene lamp
blauwe lamp
voorwerp
muur
FIG 33
20 I n figuur 32 zie je twee lampen, een voorwerp en een witte muur. Neem de tekening over. a Teken de schaduw van beide lampen op de muur. b Geef de gebieden waar halfschaduw is een kleur. c Arceer in de tekening het gebied van waaruit je alleen de bovenste lamp ziet. 21 E en halfschaduw kan kleur hebben. In figuur 33 zie je drie gekleurde lampen, een voorwerp en een witte muur. Neem de figuur over. a Teken de schaduw van de rode lamp op de muur. b Teken ook de schaduw van de groene en de blauwe lamp op de muur. Op de muur zijn allerlei kleuren te zien. c Geef aan waar de muur zwart is. d Geef aan waar de muur wit is. e Welke andere kleuren zie je nog meer op de muur? Geef deze kleuren op de muur aan. 22 In een klaslokaal worden tl-buizen gebruikt. tl-buizen zijn niet alleen energiezuinig, ze geven ook een prettig licht om bij te werken. Leg in je eigen woorden uit hoe het komt dat je bij tl-buizen weinig last hebt van schaduwen op het tafelblad.
voorwerp
muur
FIG 32
20
23 Kunstschilders werken graag bij het licht door ramen die op het noorden uitkijken. Dat is fijn licht om in te werken, zeggen ze. a Welke kleur licht is het sterkst aanwezig in het licht dat door een raam op het noorden binnenvalt? b Noem nog een voordeel van ramen op het noorden.
Berekenen
Grote en kleine schaduwen Doe activiteit 9. De laagstaande zon zorgt voor heel lange schaduwen (zie figuur 35). Als de zon hoog aan de hemel staat, is de schaduw juist erg kort. In figuur 36 en 37 zie je hoe de schaduw van de zonnestand afhangt. De zon staat in Nederland nooit loodrecht boven je. In tropische landen komt dat wel voor. Bij een loodrechte stand van de zon is er (vrijwel) geen schaduw.
FIG 37 Schaduw bij een hoge stand van de zon.
Een schimmenspel is een oude kunstvorm. Daarin maakt een poppenspeler schaduwen op een laken dat door een felle lamp wordt verlicht. De toeschouwers zitten aan de andere kant van het laken en zien alleen de schaduwen. De schaduw van een pop kan veel groter zijn dan de pop zelf. Dat zie je in figuur 38 en 39.
FIG 38 Het publiek ziet de poppen en de spelers niet.
FIG 35 Als de zon laag staat, zijn de schaduwen erg lang.
A
FIG 36 Schaduw bij een lage stand van de zon.
H1
Licht en kleur
1.2
Schaduw
FIG 39 Het publiek ziet alleen de schaduwen.
21
Berekenen
Rekenen met schaduwen De grootte van de schaduw van de pop kun je uitrekenen. Dan moet je weten hoeveel keer de schaduw langer is dan de pop. Dat heet de vergrotingsfactor. Die hangt af van de afstanden van de lamp tot de pop en van de lamp tot het scherm. In figuur 40 staat het scherm 2,5 keer zo ver van de lamp als de pop. De vergrotingsfactor is dan 2,5.
Opgaven bij berekenen 24 I n figuur 41 en 42 zie je schaduwen op de grond, gemaakt door het zonlicht. In figuur 41 zijn de schaduwen langer dan de palen. De schaduwen in figuur 42 zijn juist korter dan de zuilen. a Leg met een tekening uit dat een schaduw op de grond korter kan zijn dan het voorwerp. b De schaduwen die door de zon worden gemaakt van een rij even lange paaltjes zijn allemaal even lang. Laat met een tekening zien waarom de schaduwen even lang zijn. c Soms is een schaduw op de grond precies even lang als het voorwerp zelf. Teken deze situatie en meet welke hoek de zonnestralen dan maken met de grond.
FIG 40 De vergroting is 2,5 maal.
In het algemeen geldt in dit geval: lengte schaduw = N × lengte voorwerp In deze formule is N de vergrotingsfactor. De lengte van de schaduw en de lengte van het voorwerp kun je het beste beide in centimeters meten.
Rekenvoorbeeld Bij een schimmenspel staat het scherm op 120 cm van de lamp. Een pop van 12 cm hoogte staat op 60 cm van de lamp. Hoe groot is de schaduw van de pop?
FIG 41
Eerst bepaal je de vergrotingsfactor. De pop staat 60 cm van de lamp en de lamp staat 120 cm van het scherm. Dat is tweemaal zo ver. De vergrotingsfactor N is dan 2. Daarna bereken je de grootte van de schaduw. lengte schaduw = N × lengte voorwerp lengte schaduw = 2 × 12 cm = 24 cm
FIG 42
22
Berekenen
25 In figuur 43 zie je een lantaarnpaal en drie paaltjes. a Neem de figuur over en teken de schaduwen van de drie paaltjes. b Bij welk paaltje is de schaduw het langst?
FIG 43
In figuur 44 is bij één van de paaltjes de schaduw getekend. Die schaduw wordt veroorzaakt door de zon. c Neem de figuur over en teken de schaduwen van de twee andere paaltjes. d Leg uit bij welk paaltje de schaduw het langst is.
27 Bij een schimmenspel staat het voorwerp tussen de lamp en het scherm. a Leg met een tekening uit dat de schaduw dan nooit kleiner kan zijn dan het voorwerp. b Wanneer is de schaduw even groot als het voorwerp? c Wanneer is de schaduw twee keer zo groot als het voorwerp? 28 I n figuur 46 zie je een kerstboom en de schaduw van de boom die wordt veroorzaakt door een lichtbundel. a Is de lichtbundel divergent of evenwijdig? Leg uit. b Neem de figuur over en teken de positie van de lichtbron. c Bepaal met behulp van de figuur de vergrotingsfactor N. De vergrotingsfactor moet gelijk zijn aan de verhouding tussen twee afstanden. d Meet die twee afstanden in de figuur. Bereken daarmee de vergrotingsfactor.
FIG 44
26 De schaduw van een vliegtuig dat laag boven de grond vliegt (figuur 45) is altijd even groot als het vliegtuig zelf. Leg dit uit met een schets van het vliegtuig en de zonnestralen.
FIG 46
29 E en voorwerp staat 120 cm van een lamp. Op 150 cm van de lamp staat een scherm. Het voorwerp is 12 cm hoog. Bereken de hoogte van de schaduw met een verhoudingstabel. 30 E en voorwerp staat 15 cm van een lamp. Op een scherm valt een schaduw die drie keer zo groot is als het voorwerp. Bereken hoe ver het scherm van de lamp af staat. 31 E en schaduw op een scherm is 40 cm bij 80 cm. Het scherm staat op 250 cm van een lamp. Het voorwerp waarvan je de schaduw ziet, staat op 100 cm van de lamp. Bereken de afmetingen van het voorwerp.
FIG 45
H1
Licht en kleur
1.2
Schaduw
23
Verdiepen
Zonsverduisteringen Soms valt de schaduw van de maan op de aarde (zie figuur 47). De zon verdwijnt langzaam en uiteindelijk wordt het in enkele seconden donker. Dit heet een zonsverduistering. De maan dekt de zon dan helemaal af. Je ziet in dat geval alleen nog de hete gassen rond de zon (zie figuur 48), die normaal niet opvallen. De sterren worden bij een zonsverduistering overdag zichtbaar en het koelt af. Dit duurt maar een paar minuten. In figuur 49 zie je dat de maan dan tussen de aarde en de zon in staat. Pas als je in de kernschaduw van de maan staat, zie je een volledige zonsverduistering. Dit komt een paar keer per jaar ergens ter wereld voor. Als je regelmatig een totale zonsverduistering wilt zien, moet je soms ver reizen. De eerstvolgende totale zonsverduistering in Nederland is pas in het jaar 2135.
zon
maan
aarde
FIG 49 Principe van een zonsverduistering.
De gaatjescamera Doe activiteit 10. Een gaatjescamera is een donkere doos waarin het licht maar door één klein gaatje kan binnenkomen. Op de wand tegenover het gaatje ontstaat dan een lichtbeeld. Als je de achterwand van doorschijnend glas of papier maakt, kun je een beeld zien. In figuur 50 zie je dat het beeld op zijn kop komt te staan. Het lichtzwakke beeld is scherp maar moeilijk te zien. Bij een groter gat wordt het beeld lichtsterker maar ook minder scherp.
FIG 47 Een totale zonsverduistering is maar vanuit een klein gebied op aarde te zien.
FIG 50 Principe van een gaatjescamera.
Bij een gaatjescamera is het beeld meestal kleiner dan het voorwerp. De vergrotingsfactor hangt af van de afstand tot het voorwerp, en van de diepte van de camera. Er geldt de volgende formule: lengte beeld = N × lengte voorwerp In deze formule is N de vergrotingsfactor. De lengte van het lichtbeeld en de lengte van het voorwerp kun je het beste beide in cm uitdrukken. De vergrotingsfactor kun je berekenen met: N= FIG 48 Vlak voordat de zonsverduistering volledig is, kun je de diamantring zien.
24
diepte van de camera afstand van camera tot voorwerp
Ook hier moet je beide grootheden in cm uitdrukken.
Verdiepen
Opgaven bij verdiepen 32 Geef van elk van de volgende beweringen aan of ze waar of niet waar zijn. a Tijdens een zonsverduistering is het maar een paar minuten helemaal donker. b Tijdens een zonsverduistering is het op de hele aarde tegelijk donker. c Bij een gaatjescamera staat het beeld altijd ondersteboven. d Bij een gaatjescamera is het beeld altijd kleiner dan het voorwerp. e Hoe verder het voorwerp van de camera staat, des te kleiner is het beeld. f Het beeld bij een gaatjescamera is zwart-wit. 33 Het komt maar zelden voor dat je een totale zonsverduistering kunt zien. a Leg uit dat je alleen in de kernschaduw van de maan een totale zonsverduistering kunt zien. b Leg aan de hand van figuur 49 uit waardoor de kernschaduw van de maan veel kleiner is dan de maan zelf. Een gedeeltelijke zonsverduistering kun je veel vaker zien. Die is zichtbaar in de halfschaduw van de maan. Een gedeeltelijke zonsverduistering is veel minder spectaculair dan een totale zonsverduistering. c Teken hoe je de zon ziet tijdens een gedeeltelijke zonsverduistering.
FIG 51
36 Niels heeft een gaatjescamera in de vorm van een kubus gemaakt. Elke zijde is 30 cm lang. Met deze camera wil Niels een beeld van de Eiffeltoren maken (zie figuur 52). a Wat is er fout in de tekening? De Eiffeltoren is ongeveer 300 m hoog. b Bereken hoe ver Niels minimaal van de toren moet staan om een beeld te krijgen dat in zijn camera past. De Eiffeltoren is ’s nachts verlicht met duizenden lampjes. c Leg uit of Niels het beeld op zijn schermpje overdag of ’s nachts het beste kan zien.
34 Op de maan komt een zonsverduistering vaker voor dan op aarde. a Geef hiervoor een verklaring. b Wat zie je aan de maan, als daar een zonsverduistering te zien is? 35 I n figuur 51 zie je hoe met een gaatjescamera een afbeelding van een boompje gemaakt wordt. De tekening is kleiner dan de situatie in werkelijkheid. a Bepaal met behulp van de figuur dat de vergrotingsfactor 0,40 is. b In werkelijkheid is het boompje 2,25 m hoog. Bereken de hoogte van het beeld. c De afstand tussen het gaatje en het scherm is 80 cm. Bereken hoe ver het boompje van het gaatje staat.
H1
Licht en kleur
1.2
Schaduw
FIG 52
25
Onderzoeken
Activiteit 8 Kernschaduw en halfschaduw Met twee lichtbronnen kun je halfschaduwen en kernschaduwen onderzoeken. Deze proef doe je met zijn tweeën.
Je hebt nodig • twee lampen • een vel papier • een potlood Dit ga je doen • Plaats de twee lampen boven het vel papier. • Houd je hand ongeveer 20 cm boven het papier. • Je medeleerling tekent een lijn om de kernschaduw. • Schrijf er ´kernschaduw´ in. • Teken ook lijnen om de halfschaduwen. • Schrijf hierin het woord ´halfschaduw´.
FIG 53 Bij een maansverduistering komt de maan in de schaduw van de aarde. Het deel linksboven is nog in de halfschaduw; de rest van de maan is helemaal verduisterd.
Vragen • Hoe verandert de kernschaduw als je je hand hoger houdt? • Hoe verandert de kernschaduw als je de lampen dichter bij elkaar houdt?
Activiteit 9 Schimmenspel Je hebt nodig • een lamp • een scherm • een plat voorwerp • een liniaal • een meetlint Dit ga je doen • Meet de afstand van de lamp tot het scherm. • Meet de lengte van het voorwerp. • Plaats het voorwerp halverwege de lamp en het scherm. • Meet de lengte van de schaduw. • Bereken de vergrotingsfactor.
26
• • •
eweeg het voorwerp van het scherm af, totdat de B schaduw driemaal zo groot is als het voorwerp. Meet de nieuwe afstand van de lamp tot het voorwerp. Zorg dat je alle metingen zo opschrijft dat iemand anders snapt welke afstanden je hebt gemeten.
Vragen • Hoe groot is de vergrotingsfactor als je het voorwerp halverwege het scherm plaatst? Controleer of dit klopt met de metingen. • Bereken de afstand tussen de lamp en het voorwerp als je een vergroting van 3 wilt krijgen. Controleer dit met een meting.
Onderzoeken
Activiteit 10 Gaatjescamera Een gaatjescamera is gemakkelijk te maken (zie de figuren 54 en 55).
FIG 54 Zo maak je een eenvoudige gaatjescamera.
Je hebt nodig • een kartonnen koker, bijvoorbeeld een verpakking van chips (Pringles) • een vel doorschijnend papier (of de doorschijnende dop van de chipsdoos) • aluminiumfolie • een scherp mes • een naald, priem of dun spijkertje Dit ga je doen • Maak de binnenkant van de koker schoon. Bewaar de deksel. • Teken een lijn rond de koker op 5 cm van de bodem. Snijd de koker voorzichtig met het mes door. • Maak met de naald, de priem of het dunne spijkertje een zeer klein gaatje in de metalen bodem van de koker. Een klein gaatje geeft een scherper beeld dan een groot gaatje. • Plaats de plastic deksel op het onderste deel. Zet het bovenste deel erop en maak alles vast met plakband. Als je geen deksel hebt, kun je hier het doorschijnende papier plakken. • Bekleed de buitenkant van de koker met aluminiumfolie. Zo komt er minder licht door de koker heen. • Kijk door de donkere koker naar het beeld op de doorschijnende deksel. • Kijk naar plaatsen waar veel licht is, maar kijk nooit rechtstreeks naar de zon! Gebruik je handen rond de koker bij je oog om het extra donker te maken. Vragen • Zijn boven en onder verwisseld in het beeld? • Zijn links en rechts verwisseld in het beeld? • Op een foto staan voorwerpen die dichtbij staan, vaak onscherp afgebeeld. Is dat bij een gaatjescamera ook zo?
FIG 55 Pringles-kokers
H1
Licht en kleur
1.2
Schaduw
27
1.3 Spiegelbeelden bekijken Periscoop In oorlogsfilms zie je wel eens een bemanningslid van een onderzeeër door een periscoop kijken. Met zo’n apparaat kun je zien wat er boven water gebeurt, terwijl je zelf onder de zeespiegel blijft. Periscopen werden ook al gebruikt in de loopgraven in de Eerste Wereldoorlog (1914-1918). Een periscoop kan misschien ook voor jou nuttig zijn. Als je klein bent en je staat bij een concert tussen het publiek, kun je met een periscoop zien wat er op het podium gebeurt. Hier onderzoek je hoe je zelf een periscoop kunt maken.
Onderzoek! Je gaat een periscoop maken volgens een bouwtekening. Je hebt alleen eenvoudige materialen nodig.
Doe activiteit 11. 1 Zie je door de periscoop alles in spiegelbeeld of normaal? 2 Kun je de periscoop omdraaien? Kun je dus ook door het andere uiteinde kijken? Je kunt de periscoop ook gebruiken om achter je of opzij te kijken. Zet de periscoop zo in elkaar, dat je naar achteren kunt kijken.
3 Hoe verandert nu het beeld dat je ziet? Zet de periscoop vervolgens zo in elkaar, dat je opzij kunt kijken.
4 Hoe ziet nu het beeld eruit? Zo kijkt een marinier of er vijandelijke schepen zijn.
Eindproduct Het eindproduct is een werkende periscoop.
Dit ziet de bemanning van een onderzeeër door een periscoop.
28
Ontdekken
Activiteit 11 Bouw een periscoop Je gaat een periscoop bouwen aan de hand van de volgende bouwtekeningen.
Je hebt nodig • twee lege melkpakken • twee spiegeltjes • een stanleymes • een liniaal • tape Dit ga je doen • Snijd van beide melkpakken de puntvormige bovenkant af. • Snijd onderaan een gat uit de voorkant van een melkpak. Zorg dat er aan alle kanten ruim een halve centimeter karton overblijft. • Snijd een diagonale spleet, zoals je die ziet in de bouwtekening. Het is handig eerst met een liniaal een streep te tekenen, en dan te snijden. • Doe een spiegel in de spleet, met de spiegelende kant gericht naar het gat onderin het melkpak. Plak de spiegel een beetje vast, maar nog niet heel stevig, want je moet de spiegel nog precies richten. • Houd het melkpak in verticale stand voor je, en kijk door het gat. Je moet nu het plafond zien. Verander de stand van de spiegel, totdat je het stuk plafond ziet dat recht boven het melkpak zit, als je in horizontale richting door het gat kijkt. • Herhaal alle voorgaande stappen voor het tweede melkpak. • Schuif de melkpakken in elkaar zoals aangegeven in de bouwtekening. • Plak de twee melkpakken in het midden aan elkaar. Je resultaten Nu je een periscoop hebt gemaakt, kun je verder onderzoeken hoe hij werkt. Beantwoord daartoe de vragen 1 t/m 4 .
H1
Licht en kleur
1.3
Spiegelbeelden bekijken
29
Begrijpen
In een spiegel zie je jezelf niet zoals je bent: je ziet jezelf in spiegelbeeld. Hoe ontstaat zo´n spiegelbeeld? En waar zit dat spiegelbeeld? Zit het in de spiegel of ergens anders?
Sleutelbegrippen
Een spiegelbeeld kun je tekenen met een doorschijnend en tevens spiegelend stuk glas en een geodriehoek. In het glas zie je of je het spiegelbeeld op de goede plaats tekent.
Spiegelbeeld, diffuse terugkaatsing, spiegelende terugkaatsing, blikveld, dode hoek, normaal, spiegelwet.
Tekenen van het beeld In figuur 58 zie je een oranje stip voor een spiegel. Hoe vind je het spiegelbeeld van de oranje stip?
Spiegelbeeld
Leg de geodriehoek onder de spiegel zoals in figuur 58. Zet de spiegel hierbij verticaal op middellijn van de geodriehoek. Meet de afstand tot de oranje stip. Aan de andere kant van de spiegel zet je op dezelfde afstand ook een stip: het spiegelbeeld.
Doe activiteit 12. Een kat denkt dat haar spiegelbeeld een andere kat is. Soms leidt dit tot ruzie. Ze zal met haar poot om de spiegel heen de andere kat proberen aan te vallen. De kat denkt dat de andere kat achter de spiegel zit. De afstand van een voorwerp tot een spiegel is even groot als de afstand van het spiegelbeeld tot de spiegel. Als jij voor de spiegel staat en achteruitloopt, verplaatst je spiegelbeeld zich ook achteruit. In figuur 56 zie je een glad wateroppervlak dat als een spiegel werkt. Het spiegelbeeld van de zwaan bevindt zich onder het wateroppervlak. Bij een spiegel aan de muur zit het spiegelbeeld achter de spiegel. Dat zie je in figuur 57.
spiegel beeld 7
voorwerp 6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
7
FIG 58 Zo teken je een spiegelbeeld.
Terugkaatsing van lichtstralen
Een witte muur weerkaatst het licht in alle richtingen (zie figuur 59). Dat komt door het ruwe oppervlak van de muur. Terugkaatsing in alle richtingen noem je diffuse terugkaatsing. Je ziet dan geen spiegelbeeld. Een spiegel heeft een glad oppervlak. Alle lichtstralen veranderen daardoor op dezelfde manier van richting. Dat noem je spiegelende terugkaatsing (zie figuur 60). Een vuile auto spiegelt licht niet, maar als je hem oppoetst zie je hem wel spiegelen. FIG 56 Het spiegelbeeld van zwanen in het water.
spiegelbeeld
meisje
FIG 57 Het spiegelbeeld van een meisje dat in de spiegel kijkt.
30
FIG 59 Diffuse terugkaatsing.
Begrijpen
Spiegeltest
FIG 60 Spiegelende terugkaatsing.
Spiegelbeelden ontstaan alleen bij spiegelende terugkaatsing. In figuur 61 zie je een kaars voor een spiegel. De divergente bundel van de kaars weerkaatst in de spiegel. Als je in die weerkaatste bundel kijkt, lijkt hij niet vanuit de kaars te komen. Hij lijkt afkomstig van het spiegelbeeld rechts van de spiegel. Het lijkt of de kaars op deze plaats staat. Bij diffuse terugkaatsing (figuur 62) komt het licht uit allerlei richtingen. Er is in dat geval geen spiegelbeeld.
Dierenonderzoekers kunnen bestuderen of een dier begrijpt dat het zichzelf in de spiegel ziet (zie figuur 63). Het dier krijgt een verfstip op zijn kop. Het kan zichzelf in een spiegel zien. Een chimpansee gaat met zijn handen de stip op zijn kop bevoelen. Hij snapt dus, dat het een stip op zijn eigen kop is. Hij is voor de spiegeltest geslaagd. Dolfijnen en orka´s draaien zich in het water, om de stip beter te kunnen zien. Ook zij zijn voor de test geslaagd. De meeste dieren hebben echter geen interesse voor de stip. Zij zakken voor de test. Kinderen slagen pas vanaf een leeftijd van anderhalf tot twee jaar. Honden en katten zakken allemaal.
FIG 63
Blikveld van een spiegel
voorwerp
spiegelbeeld
FIG 61 Wel een spiegelbeeld.
Een autobestuurder gebruikt spiegels om te zien wat er achter en naast de auto gebeurt. Het gebied dat je in een spiegel kunt overzien, noem je het blikveld van de spiegel. Maar er is een gebied dat een bestuurder ook met spiegels niet kan overzien. Dat is de beruchte dode hoek. Vrachtwagens hebben een grote dode hoek (zie figuur 64). Die bevindt zich achter, naast en vlak voor de vrachtwagen. Er gebeuren veel ongelukken met fietsers die naast een vrachtwagen in de dode hoek komen en niet worden opgemerkt door de chauffeur. Zorg ervoor, dat je uit de dode hoek blijft! Als je twijfelt of een bestuurder jou kan zien, moet je hem aankijken, bijvoorbeeld via de buitenspiegel. Alleen als jij de bestuurder ziet, kan hij jou ook zien. Kijkt hij terug, dan heeft hij je opgemerkt.
voorwerp FIG 64 Het rood gekleurde gebied is de dode hoek.
FIG 62 Geen spiegelbeeld.
H1
Licht en kleur
1.3
Spiegelbeelden bekijken
31
Begrijpen
Veel vrachtwagens hebben extra spiegels aan de zijkant. Daarmee wordt de dode hoek kleiner. Dit zijn bolle spiegels. Zie figuur 65. Het blikveld van een bolle spiegel is groter dan van een vlakke spiegel. Maar een bolle spiegel verkleint en vervormt en dat is weer nadelig.
FIG 65 In de twee bolle spiegels ziet de chauffeur dat er zich iemand naast de vrachtwagen bevindt
Samenvatting
• B ij een spiegel lijkt het weerkaatste licht van achter de spiegel te komen. Je ziet dan een spiegelbeeld. • Aan een ruw oppervlak krijg je diffuse terugkaatsing. • Aan een glad oppervlak krijg je spiegelende terugkaatsing. • Het gebied dat je door een spiegel ziet, noem je het blikveld van de spiegel. • Een bolle spiegel heeft een groter blikveld dan een vlakke spiegel. • De dode hoek is het gebied dat een bestuurder van een auto niet kan zien. • Als jij de bestuurder van een auto in de spiegels kunt zien, kan hij jou ook zien.
Opgaven bij begrijpen 37 Geef van elk van de volgende beweringen aan of ze waar of niet waar zijn: a Het spiegelbeeld van een glazen ruit bevindt zich op het glas. b Het spiegelbeeld bevindt zich altijd recht achter het spiegeloppervlak. c Als je iemand in een spiegel kunt zien, kan die ander jou ook zien. d Het blikveld van een vlakke spiegel is groter dan dat van een bolle spiegel. e De dode hoek bevindt zich altijd achter de bestuurder. 38 In een vlakke spiegel zie je een spiegelbeeld. Een witte muur geeft geen spiegelbeeld. a Hoe zie je bij een witte muur dat er licht weerkaatst wordt? b Hoe kun je bij een spiegel nagaan of er licht weerkaatst wordt? c Wat is het verschil tussen het weerkaatsen van lichtstralen tegen een witte muur en tegen een spiegel? d Leg uit waardoor een spiegel de lichtstralen anders weerkaatst dan een muur. 39 Stilstaand water kan mooie spiegelbeelden maken. Zie figuur 66. a Waar bevindt zich het spiegelbeeld? b Verandert de plaats van het spiegelbeeld als je op een andere plaats gaat staan?
FIG 66
40 In figuur 67, 68 en 69 zie je drie spiegels. a Neem de figuren over en teken de spiegelbeelden. b Schrijf je eigen naam in spiegelschrift en controleer het resultaat met een spiegeltje. Je kunt het ook controleren door het papier om te draaien en tegen het licht te houden.
32
Begrijpen
PET
R
FIG 67
FIG 68
FIG 69
41 I n figuur 70 zie je vier lichtstralen die van dezelfde lichtbron komen. a Neem de figuur over en teken de plaats van de lichtbron. In figuur 71 zie je drie lichtstralen van een lamp die door een spiegel weerkaatst zijn. b De drie lichtstralen lijken uit één punt achter de spiegel te komen. Neem de figuur over en teken dat punt door de lijnen te verlengen. c Hoe noem je het punt van waaruit de lichtstralen lijken te komen? d Geef in de tekening de plaats aan waar de lamp staat.
FIG 72
43 In figuur 73 zie je een kerstbal. Hoe zie je aan de spiegeling dat het een bol oppervlak is?
FIG 73
FIG 70
FIG 71
42 In figuur 72 zie je de spiegels van een vrachtwagen. a In hoeveel spiegels ziet de chauffeur de fietser naast de vrachtwagen? b In welke spiegel ziet de fietser de chauffeur? c Noem een verkeerssituatie waarbij deze spiegels erg belangrijk zijn. d Waarom is het belangrijk via de spiegels naar de chauffeur te kijken, als je met je fiets naast een vrachtwagen staat?
H1
Licht en kleur
1.3
Spiegelbeelden bekijken
33
Berekenen
Spiegelwet Een lichtstraal die op een spiegel valt, kaatst onder dezelfde hoek weer terug. Dit is de spiegelwet.
Tekenen van teruggekaatste lichtstralen Teken in figuur 75 hoe de twee lichtstralen van de kaars na terugkaatsing verdergaan.
spiegel
FIG 75 hoek i
normaal
hoek t
FIG 74 De spiegelwet.
1 Oplossing met spiegelbeeld • Teken met je geodriehoek het spiegelbeeld van een paar punten van de kaars. • Teken daarmee het spiegelbeeld van de kaars (zie figuur 76). • Teken twee lijnen vanaf het beeld van de kaarsvlam (zie figuur 77). Achter de spiegel teken je de lichtstraal gestippeld, want daar is hij in werkelijkheid niet.
In figuur 74 geldt: hoek i = hoek t In deze formule is: • hoek i de hoek tussen de invallende lichtstraal en de normaal; • hoek t de hoek tussen de teruggekaatste lichtstraal en de normaal. De normaal is een hulplijn die loodrecht op het spiegeloppervlak staat.
Constructies met lichtstralen Doe activiteit 13.
FIG 76
2 Oplossing met spiegelwet • Teken de normalen op de plek waar de lichtstralen de spiegel raken (zie figuur 78). • Meet de hoeken met de normalen op. • Teken onder dezelfde hoeken met de normalen de weerkaatste lichtstralen (zie figuur 79).
Je kunt een tegen een spiegel weerkaatste lichtstraal op twee manieren tekenen: 1 met het spiegelbeeld; 2 met de spiegelwet (hoek i = hoek t). Voor manier 1 moet je het voorwerp kennen dat je wilt spiegelen. Voor manier 2 moet je de richtingen van de lichtstralen weten. Soms kun je maar één van beide manieren gebruiken.
34
FIG 77
34o 34o
34o
37o
37o
37o
FIG 78
FIG 79
Berekenen
Je kunt deze twee methoden ook gebruiken om het blikveld van een spiegel te tekenen. In figuur 80 zie je hoe je dat doet met de spiegelwet.
FIG 82
FIG 80 Zo teken je het blikveld met de spiegelwet.
46 I n figuur 83 zie je een lamp voor een spiegel. Neem de figuur over. a Teken het beeld van de lamp. b T eken met behulp van het beeld uit opgave 45a één lichtstraal die vanuit de gloeidraad van de lamp in het oog valt.
Figuur 81 laat de methode met het spiegelbeeld zien. Je tekent het spiegelbeeld van het rechteroog. Vanuit het spiegelbeeld teken je het blikveld. Bij een kleine spiegel verleng je de spiegel om het spiegelbeeld te tekenen.
blikveld spiegel
beeld van het oog
FIG 81 Zo teken je het blikveld met het spiegelbeeld.
Opgaven bij berekenen 44 Geef van elk van de volgende beweringen aan of ze waar of niet waar zijn. a Er is alleen een spiegelbeeld als een voorwerp recht voor een spiegel staat. b Je kunt de door een spiegel teruggekaatste lichtstralen tekenen zonder de spiegelwet te gebruiken. c Het blikveld van een spiegel is even groot als de spiegel zelf. d Een spiegelbeeld ontstaat alleen als lichtstralen weerkaatst worden volgens de regel hoek i = hoek t. 45 In figuur 82 zie je een lichtbundel van een lamp die weerkaatst in een spiegel. Neem de figuur over. a Teken de plaats van de lamp. b Teken het spiegelbeeld van de lamp. c Teken de teruggekaatste lichtstralen met behulp van het spiegelbeeld. d Op welke andere manier kun je de teruggekaatste lichtstralen tekenen?
H1
Licht en kleur
1.3
Spiegelbeelden bekijken
FIG 83
47 I n figuur 84 zie je Bryan en Ruud voor een spiegel. Er staat ook een lamp L voor de spiegel. Neem de figuur over. a Wie kan zichzelf niet in de spiegel zien? b Teken het spiegelbeeld van Bryan. c Kan Ruud het spiegelbeeld van Bryan zien? d Kan Bryan het spiegelbeeld van Ruud zien? e Wie kan het spiegelbeeld van de lamp zien?
L
Bryan Ruud
FIG 84
35
Verdiepen
Is dat wel een spiegel? Een spiegel is een plaat glas waarop een laagje zilver of aluminium is aangebracht. Er bestaan spiegels waar je in één richting doorheen kunt kijken. Ze worden toegepast bij politieverhoren, zodat de verdachte ongemerkt kan worden bekeken. Dit kan alleen als het achter de spiegel veel donkerder is dan in de verhoorkamer. Deze speciale spiegels worden gemaakt door een heel dun laagje metaal op een glasplaat aan te brengen. Dat laagje is zo dun dat je er doorheen kunt kijken. Een gewone glasplaat weerkaatst 4% van het opvallende licht. Als het binnen erg licht en buiten donker is, gedragen ramen zich ook als spiegels. De 4% van het licht van binnen dat door het glas wordt weerkaatst, is in dat geval meer dan het licht dat van buiten door het glas naar binnen komt. De halfdoorlatende spiegels van het politiebureau weerkaatsten meer dan 4%. Ze werken daardoor al als spiegel wanneer de achterliggende ruimte iets donkerder is. Ook spiegelende zonnebrillen werken zo.
FIG 90 Spiegel die je aan en uit kunt zetten.
51 Bij kantoorgebouwen met getint glas kun je overdag niet naar binnen kijken. ´s Avonds als er licht in de gebouwen brandt, kun je van buitenaf juist wel naar binnen kijken. a Leg uit hoe dit komt. a Wat zien de mensen in zo´n kantoor, als ze ´s avonds vanuit de verlichte ruimte naar de ramen kijken? 52 E en halfdoorlatende spiegel laat 60% van het licht door en weerkaatst 40%. In een gebouw worden twee van deze spiegels tegen elkaar gezet, om samen minder licht door te laten (zie figuur 91). Hoeveel procent van het oorspronkelijke licht laat de tweede spiegel door?
Opgaven bij verdiepen
100%
FIG 89 Spiegels rondom openbaar toilet.
Er zijn zelfs spiegels die je aan en uit kunt zetten. Als je ze uitzet, veranderen ze in doorzichtig materiaal. In figuur 90 zie je zo’n spiegel.
36
FIG 91
60%
?
Onderzoeken
Activiteit 12 De plaats van het spiegelbeeld Je gaat de plaats van het spiegelbeeld van een potlood bepalen.
Je hebt nodig • twee potloden • een spiegeltje • een liniaal Dit ga je doen • Zet de spiegel rechtop. • Leg het potlood 10 cm voor de spiegel. • Leg het tweede potlood op de plek waar je het spiegelbeeld ziet. • Meet de afstand van de spiegel tot het tweede potlood. Vraag Wat heb je nu ontdekt?
FIG 92
Activiteit 13 Een passpiegel In deze proef onderzoek je hoe groot een passpiegel moet zijn, zodat je jezelf er helemaal in kunt zien.
Je hebt nodig • een spiegel, ongeveer 30 tot 60 cm hoog • een rolmaat Dit ga je doen • Zet de spiegel rechtop op een tafel. • Ga op 1 meter afstand van de spiegel staan. • Beschrijf welk deel van je lichaam je ziet. • Loop naar achteren totdat je op 3 meter van de spiegel staat. • Beschrijf opnieuw welk deel van je lichaam je ziet. • Neem figuur 93 over en teken het spiegelbeeld van het mannetje en zijn blikveld. • Neem figuur 93 nogmaals over, maar nu zonder mannetje. Teken het mannetje nu drie maal zo ver van de spiegel en teken opnieuw zijn blikveld. Vragen • Beschrijf hoe je spiegelbeeld tijdens het achteruitlopen verandert. • Leg dit uit met behulp van je tekeningen uit. • Onderzoek met behulp van je tekening hoe groot de spiegel minimaal moet zijn om jezelf helemaal te kunnen zien (zie figuur 93).
spiegel
FIG 93
H1
Licht en kleur
1.3
Spiegelbeelden bekijken
rood
37
blauw
1.4 uv, ir en andere straling
Een geheimzinnige foto Je leest een fantasyboek. Bij één van de verhalen staat een foto. Je ziet paarden in een landschap met bomen. De foto roept een bepaalde sfeer op. Er is iets vreemds, iets geheimzinnigs aan de foto. Je gaat uitzoeken hoe dit soort foto’s wordt gemaakt.
Onderzoek! Je onderzoekt eerst wat er op deze foto te zien is.
1 Welke kleuren zie je op de foto? 2 Noem twee dingen die op deze foto anders zijn dan op een gewone foto. 3 Bij wat voor soort verhaal vind je dat deze foto past? Spannend, droevig, mysterieus, …?
Je kent vast wel voorbeelden van foto’s die andere straling dan gewoon licht vastleggen. Bijvoorbeeld de foto’s die in het ziekenhuis worden gemaakt om te kijken of je iets gebroken hebt.
4 Hoe noem je die foto’s? 5 Hoe zie je dat de paardenfoto zeker niet zo’n foto is? Er zijn twee soorten straling die in zonlicht voorkomen maar die je niet kunt zien: ultraviolette straling (uv) en infrarode straling (ir). Je weet nog niet wat die soorten straling zijn. Maar door andere foto’s te vergelijken kun je wel uitzoeken welk soort straling is gebruikt voor de foto met de paarden.
Doe activiteit 14.
Eindproduct Welke soort straling is gebruikt voor deze foto?
De foto is echt zo genomen. Hij is dus niet met een computerprogramma bewerkt. De foto is gemaakt met een speciaal filter voor de lens. Dit filter laat het gewone, zichtbare licht niet door, maar wel een ander soort straling.
38
Ontdekken
Activiteit 14 Foto’s onderzoeken Hierna zie je vier foto’s. Ze zijn allemaal gemaakt met andere straling dan zichtbaar licht. Je gaat uitzoeken welke foto bij welke techniek hoort.
Je hebt nodig • Internet Dit ga je doen De technieken waaruit je kunt kiezen zijn: A Bestraal het object met röntgenstraling en maak daar een opname van. B Maak een opname met een camera die gevoelig is voor warmtestraling. Bewerk de opname zo dat blauw overeenkomt met koud en rood met warm. C Filter al het zichtbare licht en de ultraviolette straling weg. Maak een opname met de infrarode straling die je overhoudt. D Filter al het zichtbare licht en de infrarode straling weg. Maak een opname met de ultraviolette straling die je overhoudt. Je kunt de foto’s vergelijken met wat je op internet vindt met de zoektermen ‘infrarood foto’, ‘ultraviolet foto’ en ‘röntgenfoto’.
Je resulaten Koppel de foto’s aan de technieken. Neem de tabel over en zet achter elke foto A, B, C of D.
H1
Licht en kleur
1.4
uv, ir en andere straling
Foto van:
Gebruikte techniek:
hand halswervel gezicht koe
39
Begrijpen
Een afstandsbediening zendt voor het oog onzichtbare straling uit. Een digitale camera kan deze straling wel waarnemen. Er zijn meer soorten onzichtbare straling met de eigenschappen van licht.
Sleutelbegrippen
Infrarode straling, ultraviolette straling, warmtestraling, elektromagnetisch spectrum, lichtsnelheid.
Het elektromagnetisch spectrum
Een hete kachel zendt warmtestraling uit. Ook zonlicht bevat warmtestraling. Deze straling vind je voorbij de rode kant van het spectrum en noem je daarom infrarode straling, afgekort ir-straling (zie figuur 94). Ook infrarode straling is voor mensen onzichtbaar. Er bestaan led-lampjes die infrarode straling uitzenden. De afstandsbediening van de tv werkt hiermee. Elk warm voorwerp is een bron van ir-straling. Hoe heter het voorwerp is, hoe meer ir-straling het uitzendt. Een kooltje in het vuur wordt pas roodgloeiend, als het ongeveer 500°C is. Maar bij een lagere temperatuur zendt het al veel infrarode straling uit.
Doe de activiteiten 15, 16 en 17. In het spectrum van zonlicht zie je alle kleuren van rood tot paars. Maar er is ook zonnestraling die je niet kunt zien. Die kun je op andere manieren waarnemen. In de zon kleurt je huid langzaam bruin. Dat komt niet door het zichtbare zonlicht, maar door de ultraviolette straling, afgekort uv, in de zonnestraling. Speciale tl-buizen in een zonnebank zenden ook uv-straling uit. Deze buizen geven daarnaast ook paars licht. In het elektromagnetisch spectrum in figuur 94 staat de uv-straling rechts naast paars. Violet is een ander woord voor paars. Daar komt de naam ultraviolet van. IR-straling
Ratelslangen (zie figuur 97) hebben in hun kop groeven die gevoelig zijn voor infrarode straling. Daarmee kunnen ze hun prooi in het donker waarnemen. De prooidieren zijn meestal warmer dan de omgeving en stralen dus ir-straling uit. Bewakingscamera’s registreren ook infrarode straling. Een warm voorwerp wordt lichter afgebeeld dan een kouder voorwerp (zie figuur 98).
UV-straling
FIG 94 Elektromagnetisch spectrum.
Bijen kunnen uv-straling zien. In figuur 95 en 96 zie je een paardenbloem zoals wij hem zien en zoals een bij hem ziet. Een bij ziet de meeldraden met nectar in het uv. Drinkwaterbedrijven gebruiken uv-straling om bacteriën in het water te doden.
FIG 95 Paardenbloem zoals wij hem zien.
40
FIG 96 In het uv zijn de meeldraden beter zichtbaar.
FIG 97 Met de groeven in hun kop nemen ratelslangen ir-straling waar.
FIG 98 Nachtelijk beeld van een bewakingscamera.
Begrijpen
radiogolven
microgolven
infrarode straling
zichtbaar licht
ultraviolet licht
röntgenstraling
gammastralen
FIG 99 Elektromagnetische straling: van radiogolven tot gammastraling.
Het hele spectrum uv-straling, zichtbaar licht en ir-straling zijn niet alle stralingssoorten. In figuur 99 zie je rechts van de uv-straling ook nog röntgenstraling en gammastraling. Beide stralingssoorten zijn erg gevaarlijk voor je lichaam. Röntgenstraling gaat dwars door de zachte weefsels van je lichaam, maar wordt wel door botten tegengehouden. Deze straling is daarom geschikt voor het maken van een foto van je botten. In figuur 100 zie je zo´n röntgenfoto. Gammastraling gaat bijna overal doorheen. Alleen dikke betonnen muren, een plaat lood of andere dikke zware materialen houden gammastraling tegen. In het binnenste van de zon is het zo heet dat er röntgenstraling ontstaat. In het heelal zijn zelfs extreem hete gebieden waar gammastraling ontstaat. Gelukkig kunnen röntgenen gammastraling het aardoppervlak niet bereiken, omdat ze tegengehouden worden door de atmosfeer.
Het woord straling klinkt gevaarlijk. Voor gammastraling en röntgenstraling is dit terecht, want die richten schade aan in de cellen van ons lichaam. Een beschadigde cel kan uitgroeien tot een kankercel. uv-straling is minder gevaarlijk, maar toch moet je voorzichtig zijn met zonnen. De andere stralingssoorten van het elektromagnetisch spectrum zijn ongevaarlijk.
Hoe gevaarlijk is uv-straling? Van te veel uv-straling kun je huidkanker krijgen. Zonnen is minder gevaarlijk als je het regelmatig kort doet, zodat de huid langzaam bruin kleurt. Als je te lang in de zon zit, kun je verbranden. Mensen met een lichte huid lopen extra risico. Een roodverbrande huid is een teken dat de huid is beschadigd. Een groot deel van de uv-straling van de zon wordt tegengehouden door de ozonlaag. Dat is een dunne laag hoog in de atmosfeer. Ook wolken en stofdeeltjes in de lucht houden veel uv-straling tegen. De sterkte van de uv-straling is daardoor elke dag anders. Bij het weerbericht in de krant en op internet staat hoe lang je die dag in de zon mag zonder bescherming. Zonnebrandcrème bevat een stof die het grootste deel van de uv-straling tegenhoudt. Op de verpakking staat hoeveel langer je met deze crème in de zon mag. Zoek voordat je gaat zonnen, naar informatie op internet onder de zoekterm ‘zonnebrand’.
FIG 100 Röntgenfoto van een hand.
Links van de ir-straling zie je stralingssoorten die gebruikt worden voor mobiele telefoons, mobiel internet, bluetooth en radio en tv. Dit zijn de microgolven en de radiogolven. Je lichaam merkt deze stralingssoorten niet op. Een uitzondering is de microgolfstraling van een magnetron. Die is zo intens dat voedsel er warm van wordt.
H1
Licht en kleur
1.4
uv, ir en andere straling
In het hooggebergte is de luchtlaag boven je dunner. De lucht in de bergen is ook erg schoon. Daardoor komt er meer uv op je huid. Je hebt daar dus een grotere kans op verbranding en hebt een zonnebrandcrème met een hoge factor nodig. Ook moet je je ogen beschermen met een zonnebril (zie figuur 101).
41
Begrijpen
54 Het woord infra betekent onder. a Leg daarmee uit waar het woord infrarood vandaan komt. b Wat zou het woord ultra van ultraviolet dan kunnen betekenen? c Welke soort straling wordt door nachtdieren gebruikt om een prooi te vinden? d Waarom is het voor bijen handig om uv-straling zien? e Noem twee toepassingen van infrarode straling. f Noem twee toepassingen van ultraviolette straling.
FIG 101 In het hooggebergte heb je een grotere kans op verbranding.
Samenvatting
• Voorbij het paarse licht in het spectrum vind je ultraviolette straling. • Voorbij het rode licht in het spectrum vind je infrarode straling. • Infrarode straling is warmtestraling. • Voorwerpen die warmer zijn dan hun omgeving, kun je met een infrarood detector of camera onderscheiden. • Een voorwerp zendt meer infrarode straling uit naarmate het warmer is. • Alle stralingssoorten samen noem je het elektromagnetisch spectrum. • Radiogolven en microgolven zijn ongevaarlijke stralingssoorten. • Röntgenstraling en gammastraling zijn gevaarlijke stralingssoorten.
Opgaven bij begrijpen 53 Geef van elk van de volgende beweringen aan of ze waar of niet waar zijn: a Een warm voorwerp zendt meer infrarode straling uit dan een koud voorwerp. b De afstandsbediening van de tv zendt infrarood licht uit. c uv-straling gaat gemakkelijk door de dampkring heen. d Röntgenstraling is gevaarlijker dan uv-straling. e Radiogolven zijn gevaarlijker dan licht. f De straling van een magnetron lijkt op radiogolven.
42
55 a b c
Welke straling zendt een radiator uit? Hoe kun je zonder instrument waarnemen of een voorwerp veel warmtestraling uitzendt? Leg uit hoe je infraroodfoto’s kunt gebruiken als je een gebouw wilt isoleren.
56 De zon zendt uv-straling uit. a Op welke soort licht lijkt uv-straling het meest? b Hoe komt het dat niet alle uv-straling het aardoppervlak bereikt? c Leg uit waarom je in het hooggebergte meer uv-straling hebt. d Waarom word je in de sneeuw en op het water sneller bruin? Welke twee soorten straling zijn in kleine hoeveelheden al schadelijk voor je lichaam? b Waarom is röntgenstraling geschikt voor het maken van foto´s van de botten in je lichaam? c Afval van kerncentrales zendt gammastraling uit. Leg uit waarom het nodig is dit afval achter dikke betonnen muren of diep onder de grond op te bergen.
57 a
Verklaren
Fluorescentie Winkeliers gebruiken uv-lampen om echte van valse bankbiljetten te onderscheiden. In figuur 102 zie je een bankbiljet van € 50. In figuur 103 zie je hetzelfde biljet onder een uv-lamp. Zo’n lamp zendt ook paars licht uit. Dat kun je aan het papier zien. Delen van het bankbiljet lichten groen en rood op. In een slechte vervalsing ontbreken deze groene en rode delen.
Aan wasmiddelen en tandpasta worden fluorescente stoffen toegevoegd. Die zorgen ervoor dat witte kleding en tanden extra wit licht geven als er uv-licht op valt. Zo lijken de kleding en de tanden witter dan ze eigenlijk zijn. Je kunt zelfs een tatoo laten zetten die alleen in uv-straling oplicht (zie figuur 104).
FIG 104 Tatoo in fluorescente inkt.
Lichtsnelheid Alle elektromagnetische straling beweegt met dezelfde hoge snelheid. Een radiogolf of een lichtstraal legt in één seconde ruim zeven keer de omtrek van de aarde af. De lichtsnelheid is 300.000 kilometer per seconde. Deze snelheid is de grootste snelheid die mogelijk is: niets kan sneller bewegen dan licht. FIG 102 Bankbiljet van ˆ 50 in ‘normaal’ licht.
Golflengte Een zwemmende zwaan maakt golfjes in het water. De afstand tussen twee golven wordt de golflengte genoemd. Die is in figuur 105 met een witte pijl aangegeven. In de oceaan komen golven met golflengtes van meer dan honderd meter voor.
FIG 103 Bankbiljet van ˆ 50 onder een uv-lamp.
Een uv-lamp zendt geen groen of rood licht uit. De groene en rode gebieden op het biljet kunnen dus niet door reflectie ontstaan. De drukinkt is hier de lichtbron. In de inkt zit een bijzondere stof, die alleen licht geeft als hij met uv-straling wordt beschenen. Dit noem je fluorescentie. Fluorescentie zie je ook bij een blacklight in de disco. Een blacklight is een uv-lamp. Sommige kledingstukken lichten op en tanden geven een wit schijnsel.
H1
Licht en kleur
1.4
uv, ir en andere straling
FIG 105 Zwaan in het water.
43
Verklaren
Ook elektromagnetische straling bestaat uit golven. Deze golven kun je niet zien. Ook lichtgolven zijn onzichtbaar. De verschillende soorten straling hebben allemaal een andere golflengte. Radiogolven hebben de grootste golflengte, één meter of langer. Een radiogolf kan meer dan een kilometer lang zijn. Microgolven beginnen vanaf één millimeter tot één meter. De andere soorten straling hebben nog kleinere golflengtes. Als je radiogolven of microgolven met een antenne wilt ontvangen, is de meest geschikte lengte van de antenne ongeveer een kwart van de golflengte. De microgolven van de portofoons van de politie zijn ongeveer 80 cm lang. De meest geschikte lengte voor een antenne van een portofoon is dus 20 cm. Met een langere of kortere antenne is de ontvangst minder goed. De antenne van de portofoon in figuur 106 zit gedeeltelijk in de portofoon ingebouwd.
e I nfrarode straling heeft een grotere golflengte dan ultraviolette straling. f Een elektromagnetische golf met een golflengte van 20 cm is een microgolf. g Licht bestaat uit golven. 59 In figuur 107 zie je briefje van € 5 onder een uv-lamp. a Leg uit of de paarse achtergrond wordt veroorzaakt door reflectie van licht of door fluorescentie. b Wat is de oorzaak van de oranje kleur van de sterren?
FIG 107
60 Mobiele telefoons zenden elektromagnetische straling uit en ontvangen die ook. De golflengte van deze straling is 17 cm. a Welke soort elektromagnetische straling is dit? b Met welke snelheid beweegt deze straling? c Bereken de ideale lengte van een antenne voor deze golven. d Waar bevindt zich de antenne van een mobiele telefoon?
FIG 106 Portofoon
Opgaven bij berekenen 58 Geef van elk van de volgende beweringen aan of ze waar of niet waar zijn. a De paarse gloed van een uv-lamp ontstaat door fluorescentie. b In de disco licht witte kleding op door toevoegingen in het waspoeder waarin de kleding gewassen is. c Een fluorescente stof zendt stralingssoorten uit die niet in het licht aanwezig zijn. d Infrarode straling heeft een lagere snelheid dan ultraviolette straling.
44
61 De golflengte van licht is voor elke kleur anders. a Welke kleur heeft de grootste golflengte? b Hebben alle kleuren licht dezelfde snelheid? 62 Magnetrons verwarmen voedsel met elektromagnetische straling met een golflengte van 12,2 cm. a Welke soort elektromagnetische straling is dit? Een magnetron heet in het Engels ‘microwave’. b Wat is hiervan de letterlijke vertaling?
Verdiepen
Kijken naar de sterren Aan de donkere nachthemel lijken alle sterren witte stipjes. Zelfs met een telescoop zie je niet veel meer. Toch hebben sterrenkundigen veel kennis van de sterren en verschijnselen in het heelal. Hoe komen ze aan deze kennis? Sterrenkundigen doen waarnemingen in alle gebieden van het elektromagnetisch spectrum. In het zichtbare licht onderzoeken ze of er kleuren licht ontbreken in het spectrum van een ster (zie figuur 108).
waterstof
helium
Radiotelescopen ontvangen radiogolven en microgolven uit het heelal. Ze hebben heel gevoelige antennes, die op een klein gebied aan de hemel kunnen worden gericht. Je kunt hiermee vooral koude gaswolken in het heelal waarnemen (zie figuur 109). Extreem hete sterren zenden röntgenstraling uit. Röntgenstraling kan niet door de dampkring en is dus niet vanaf de aarde te meten. In figuur 110 zie je een satelliet die röntgenstraling in het heelal zoekt. Dankzij dit soort satellieten weten we nu af van het bestaan van merkwaardige objecten in het heelal, zoals zwarte gaten waar enorme hoeveelheden materie in verdwijnen.
waterstof
FIG 108 De zwarte lijnen in het spectrum verraden de aanwezigheid van waterstof en helium op de zon.
FIG 110 Röntgentelescoop in de ruimte.
Opgaven bij verdiepen 63 Sterrenkundigen zijn voortdurrend op zoek naar verre planeten die op de aarde lijken. Hoe kunnen ze zien of zo´n planeet zuurstof in de atmosfeer heeft? 64 De krabnevel is een wolk hete gassen. Het is een restant van een ster die lang geleden is ontploft. In figuur 111 zie je een foto van de krabnevel die met een gewone telescoop is gemaakt. Figuur 112 toont dezelfde nevel, maar nu is de foto gemaakt met een röntgencamera vanuit een satelliet. De röntgenstraling komt van een restant van een miljoenen jaren geleden ontplofte ster, een neutronenster. a Wat kun je zeggen over de temperatuur van deze neutronenster?
FIG 109 Radiotelescoop
H1
Licht en kleur
1.4
uv, ir en andere straling
45
Verdiepen
De neutronenster draait snel om zijn as en stoot daarbij zeer hete gassen uit. b In welke figuur kun je deze gassen daarom het best zien?
FIG 111 Krabnevel in zichtbaar licht.
FIG 112 Krabnevel in röntgen.
46
65 Tussen de sterren bevinden zich uitgestrekte gebieden met koele gassen. Op plekken waar deze gassen samentrekken ontstaan nieuwe sterren. Leg uit waarom voor de waarneming van deze samentrekkende gassen radiotelescopen nodig zijn.
Onderzoeken
Activiteit 15 Warmtestraling voelen Je hebt nodig • een gloeilamp • een warmtebron • de reflector van de voorlamp van een fiets
Dit ga je doen • Steek je vinger door het gaatje van de reflector. • Richt vervolgens de reflector op een warmtebron en een lamp. Noteer wat je waarneemt. Vraag Verklaar wat je waarneemt.
Activiteit 16 Het infrarood van de afstandsbediening De afstandsbediening van tv´s werkt met infrarode straling. Je onderzoekt of je infrarode straling kunt spiegelen en door welke materialen het heen gaat.
Je hebt nodig • een tv of een ander apparaat met afstandsbediening • een spiegeltje • doorzichtig plastic • ondoorzichtig plastic • glas • aluminiumfolie
Dit ga je doen • Richt de afstandsbediening van de tv af, zodat de tv niet op de afstandsbediening reageert. • Probeer met het spiegeltje de afstandsbediening weer werkend te krijgen. • Richt de afstandsbediening op de tv. • Onderzoek welke materialen de infrarode straling uit de afstandsbediening doorlaten. • Veel digitale camera´s ‘zien’ de ir-straling van de afstandsbediening. Probeer hier een foto van te maken. Vraag In welke kleur geeft je camera de ir-straling weer?
Activiteit 17 uv-straling detecteren De afstandsbediening van tv´s werkt met infrarode straling. Je onderzoekt of je infrarode straling kunt spiegelen en door welke materialen het heen gaat.
• • •
Je hebt nodig • een uv-lamp • wit papier • tonic • zonnebrandcrème • uv-kralen
•
Dit ga je doen • Houd een uv-lamp bij een glas tonic en kijk wat er gebeurt.
H1
Licht en kleur
1.4
uv, ir en andere straling
Houd een uv-lamp bij een vel papier. Schrijf op het vel met zonnebrandcrème en kijk wat er gebeurt. Onderzoek met een aantal lichtbronnen of je de kralen kunt laten verkleuren. Doe dit onderzoek ook buiten. Belicht de kralen met een uv-bron en zet daarna een glasplaat tussen de uv-lamp en de kralen.
Vragen • Tonic bevat kinine. Die zorgt voor het licht dat je zag. Hoe heet deze eigenschap van kinine? • Hoe kun je onderzoeken of je bruin kunt worden door achter glas te zonnen?
47
Afsluiten Afrondende opdrachten 1
3
Begrijp je alles al? a Blader door het hoofdstuk en kijk vooral naar alle sleutelbegrippen. b Noteer alle begrippen of onderdelen die je nog niet goed genoeg begrijpt. c Lees eerst de tekst bij elk begrip dat je nog niet begrijpt. d Streep de begrippen door die je nu wel begrijpt. e Vraag voor de overblijvende begrippen om uitleg bij de docent of een andere leerling.
Een driehoekig voorwerp wordt beschenen door een rode, een groene en een blauwe lamp. Omdat de lampen vanuit drie verschillende richtingen op het voorwerp schijnen, ontstaan op de witte muur achter het voorwerp drie schaduwen (zie figuur).
schaduw groene lamp 2 1
Test jezelf 1
2
48
Een voorwerp weerkaatst alleen rood, oranje en geel licht. a Welke kleur heeft het voorwerp als er een witte lamp op schijnt? b Welke kleuren uit de regenboog worden door dit voorwerp geabsorbeerd? c Welke kleur heeft een voorwerp dat alle kleuren weerkaatst? Als je een ijzeren staaf in het vuur houdt, gaat na een tijdje de staaf gloeien. a Leg uit waardoor het licht van de staaf nooit zo wit is als het licht van een halogeenlamp. b Noem een andere lichtbron die het hele kleurenspectrum uitzendt en waarvan het licht witter is dan van een halogeenlamp. c Noem twee lichtbronnen die niet het hele kleurenspectrum uitzenden.
4 7 6
2 Sleutelbegrippentest Doe de sleutelbegrippentest op internet of op het schoolnetwerk. 3 Een klassentest met waar/niet waar-vragen a Maak groepjes van twee, drie of vier personen. Kies met je groepje een van de vier paragrafen van dit hoofdstuk uit. b Ieder bedenkt zelf twee waar/niet waar-vragen over de gekozen paragraaf. c Test eerst of je groepsgenoten de vraag kunnen maken. Als de vraag te makkelijk of te moeilijk is, valt de vraag af. d Vervolgens worden de vragen klassikaal verzameld en start de test.
schaduw rode lamp
3
5 schaduw blauwe lamp
a Welke kleur heeft de muur in het gebied waar alle lampen op schijnen? b Het schaduwgebied bestaat uit zeven verschillende stukjes, genummerd 1 t/m 7. Noteer bij elk nummer welke kleur de muur daar heeft. 4
a Leg met een tekening uit waarom je een totale zonsverduistering maar op een klein gebied op aarde kunt zien. b Vanaf de aarde gezien lijkt de zon vrijwel even groot als de maan. Zou je ook een zonsverduistering kunnen zien, als de maan iets verder van de aarde zou staan? c Kun je als je op de maan staat ook een totale zonsverduistering meemaken? Is dat ook alleen maar vanuit een klein gebied? Leg dit uit met een tekening.
5 I n de volgende figuur zie je twee keer een foto van een brug over een rivier. Het spiegelbeeld van de brug in de rivier is in de twee figuren verschillend. Leg uit welke foto het juiste spiegelbeeld weergeeft.
Afsluiten
7
eem de volgende figuur over en teken het blikveld van N Ruud met behulp van het spiegelbeeld.
Bryan Ruud
8
6 I n de volgende figuur zie je in het midden een kerstboom en rechts de schaduw van de boom die wordt veroorzaakt door een lamp. a Bepaal uit de figuur de vergrotingsfactor. b Neem de figuur over en teken de positie van de lichtbron.
H1
Licht en kleur
Afsluiten
a Noem vier soorten straling uit het elektromagnetisch spectrum. b Welke soort(en) straling worden gebruikt voor communicatie? c Leg in je eigen woorden uit dat niet alle soorten straling schadelijk zijn. Wintersporters gebruiken soms witte kralen die verkleuren bij fel zonlicht. Hoe feller de zon schijnt des te sterker verkleuren de kralen. De kralen verkleuren niet bij het licht van een gloeilamp. d Door welke soort straling verkleuren de kralen? e Leg uit waarom wintersporters die kralen gebruiken.
49
