Licht
Prikkelstages voor jonge brains met talent. Werkbundel voor leerlingen van de derde graad BaO en de 1ste graad SO. RETO 2009 - An Jacobs
INHOUD 1 Wat is licht? Ontdekfiche - Licht 1 2 Uit welke kleuren bestaat licht? Ontdekfiche - Licht 2 3 Hoe beweegt licht zich voort? Ontdekfiche - Licht 3 en 4 4 kan je licht breken? Ontdekfiche - Licht 5 5 Onzichtbaar licht. Ontdekfiche - Licht 6 6 Waarom kunnen we dingen zien? Ontdekfiche - Kijken 1 7 Waarom dragen mensen een bril? Ontdekfiche - Lenzen 1-2-3 8 De wereld op zijn kop. Ontdekfiche - Kijken 2 9 Kleuren mengen. Ontdekfiche - Kleur 1 en 2 10 Spiegeltje, spiegeltje aan de wand... Ontdekfiche - Spiegel 1-2-3-4-5-6-7 11 Schaduw Ontdekfiche - schaduw1 12 Wonderbaarlijke natuurverschijnselen. Ontdekfiche - opzoeken 1 13 Heeft licht ook nadelen? Ontdekfiche - Opzoeken 2 14 kenje deze sprekwoorden al? Ontdekfiche - opzoeken 3 15 Lampen in alle soorten en maten. 16 Enkele belangrijke begrippen. 17 Aansluitvoeten. Ontdekfiche - lampen 2-3 18 Laat de lamp branden. Ontdekfiche - lampen 4 19 Licht als energiebron. Ontdekfiche - lampen 1 20 Zuinig met energie en milieu. Ontdekfiche - opzoeken 4
blz. 3 blz. 4 blz. 5 blz. 6 blz. 7 blz. 8 blz. 9 blz.10 blz.11 blz.12 blz.13 blz.14 blz.15 blz.16 blz.17-18 blz.19 blz. 20 blz. 21-22 blz. 23 blz. 24
1 Wat is licht? Licht is een energievorm, net zoals warmte en geluid. Het plant zich voort in golven. De lengte van deze golven kunnen zeer kort maar ook zeer lang zijn. Voor het menselijk oog is er slechts een zeer klein deel van deze golven zichtbaar. Als we kleuren zien, zien we eigenlijk licht met verschillende golflengtes. Rood licht heeft bijvoorbeeld een langere golflengte dan blauw licht. Onze belangrijkste lichtbron is de zon. Zonder licht zouden wij niet kunnen leven. Planten hebben zonlicht nodig om te kunnen groeien. Zonlicht wordt wit licht genoemd, hoewel het eigenlijk een mengeling is van verschillende kleuren. Deze kleuren gaan geleidelijk in elkaar over van rood naar violet. Deze mix van kleuren zien wij als wit licht. Het zonlicht is niet altijd zichtbaar. ‘s Nachts bijvoorbeeld, als de zon ondergaat, is er geen zonlicht. Daarom zijn mensen op zoek gegaan naar mogelijkheden om het zonlicht te vervangen. Zo werden tal van kunstmatige lichtbronnen, zoals bijvoorbeeld de lamp, uitgevonden.
Voer de proefjes van ‘ontdekfiche - Licht 1’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Hoe verplaatst of verspreidt licht zich? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
Een zaklamp is een lichtbron. Ken je nog andere lichtbronnen? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
2 Uit welke kleuren bestaat licht? Zonlicht ziet er in onze ogen wit uit, maar eigenlijk bestaat het uit de kleuren: rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet. Deze kleuren worden zichtbaar als het ‘witte’ zonlicht wordt gebroken. De kleurenvolgorde van rood tot violet komt overeen met de kleuren van de regenboog. Je kunt deze kleuren uit wit licht ook zichtbaar maken met behulp van een prisma. Een prisma is een glazen of kristallen driehoekje dat werkt als een soort lens. Door de driehoekige vorm worden de lichtstralen zo sterk gebroken, dat het witte licht uiteenvalt in de kleuren van de regenboog.
Voer de proefjes van ‘ontdekfiche - Licht 2’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Uit welke kleuren bestaat licht? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Met welk proefje kon je de kleuren het best herkennen? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Kan je de regenboog inkleuren?
3 Hoe beweegt licht zich voort? Licht beweegt zich voort als een golfbeweging, met een snelheid van bijna 300000km/ seconde. Niets is sneller dan dat. Het licht van de maan bereikt ons op aarde, in amper 1 seconde. Licht beweegt zich voort in een rechte lijn. Dat kan je zien aan de hand van een zaklamp. Als je de zaklamp aanzet, zie je dat het licht als één bundel uit de zaklamp schijnt. De lichtstralen gaan niet alle kanten uit maar ze bewegen zich voort in een mooie rechte lijn. Als ik met een zaklamp naar een voorwerp schijn, dan kan dat voorwerp het licht van de zaklamp weerkaatsen, absorberen of erdoor laten schijnen. Als bijna al het licht door een voorwerp heen kan gaan, noemen we een voorwerp doorzichtig. Een voorwerp dat wel een beetje licht doorlaat maar niet alles, noemen we doorschijnend. Alle overige voorwerpen zijn ondoorschijnend. Voorwerpen die ondoorschijnend zijn kunnen het licht van een zaklamp dus terugkaatsen (ook wel reflecteren genoemd) of opnemen (ook wel absorberen genoemd). Een mooi voorbeeld van zo’n voorwerp dat licht weerkaatst, is de reflector op je fiets. Als het donker is, en je fietst langs de straat, zie je de reflector bijna niet tenzij er plots een auto op je afkomt. De koplampen van de auto schijnen licht op de reflector van je fiets waardoor je fiets plots heel zichtbaar wordt in het donker. De reflector zelf is geen lichtbron. Het is een voorwerp dat het licht van de auto weerkaatst. Als het licht niet door het voorwerp heen gaat en ook niet weerkaatst wordt, dan wordt het geabsorbeerd. Ook daarvan ken je vast een goed voorbeeld.
Voer de proefjes van ‘ontdekfiche - Licht 3 en 4’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Hoe werkt een fietsreflector? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Wat is het verschil tussen een spiegel en een reflector? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Welke voorwerpen reflecteren, absorberen of laten door zich heen schijnen? ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
4 Kan je licht breken? Licht beweegt zich rechtlijnig voort als het door één en dezelfde stof gaat, zoals bijvoorbeeld door lucht. Als we een zaklamp aanzetten, schijnt het licht als een bundel in de richting waarin we met de zaklamp schijnen. Als licht echter van de ene doorzichtige stof naar een andere doorzichtige stof gaat, bijvoorbeeld vanuit lucht in water, veranderen de lichtstralen van richting. Dit verschijnsel noemen we ‘lichtbreking’. Lichtbreking ontstaat doordat het licht in elke stof (water, lucht, …) een andere snelheid heeft. Licht heeft in water een lagere snelheid dan in lucht. Het licht wordt hierdoor afgeremd. De werking van een lens is gebaseerd op het verschijnsel ‘lichtbreking’. Een lens, gemaakt van glas of doorzichtig kunststof, zorgt ervoor dat lichtstralen op een bepaalde manier gebroken worden. Door lichtstralen op een bepaalde manier te breken, kan je dingen vergroten of verkleinen. Denk maar aan een vergrootglas. Een vergrootglas is een bolle lens die ervoor zorgt dat ze het licht zodanig breekt dat je de voorwerpen die je door het glas ziet vergroot worden. Andersom kan je met behulp van een lens ook dingen verkleinen. Daarvoor heb je een holle lens nodig. Een holle lens is in het midden heel dik, dikker dan aan de randen, waardoor de lichtstralen die op de lens vallen uitgespreid worden en de voorwerpen die je door de lens ziet, verkleind worden. Je kan dit ook zien bij mensen die een bril dragen. Als iemand een bril draagt met bolle glazen lijken zijn ogen groter. Bij iemand met brilglazen met holle lenzen, lijken de ogen kleiner te zijn.
Voer de proefjes van ‘ontdekfiche - Licht 5’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Kan je licht breken? ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
5 Onzichtbaar licht. Infrarood licht is licht dat we niet kunnen zien. Het is onzichtbaar voor het menselijk oog. Met speciale kijkers of camera’s kunnen we infrarood licht zichtbaar maken. Infrarood licht kunnen we wel voelen omdat het warmte uitstraalt. Daarom wordt infrarood licht ook wel eens warmtelicht genoemd. Zonlicht bevat grote hoeveelheden ultraviolet licht dat schadelijk is voor onze ogen en onze huid. Als je huid lang in contact komt met ultraviolet stralen, kan je huid verbranden. Langdurige blootstelling kan zelfs huidkanker veroorzaken. Daarom smeren we zoveel zonnecrèmes die de ultraviolet stralen afblokken. Toch kan infrarood licht en ultraviolet licht zeer nuttig zijn. Infrarood licht kent tal van toepassingen in de gezondheidszorg en in de telecommunicatie. Ultraviolet licht wordt gebruikt om drinkwater te zuiveren, de echtheid van bankbiljetten te controleren of in de horeca om bacteriegroei te voorkomen.
Voer de proefjes van ‘ontdekfiche - Licht 6’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Wat heb je ontdekt over infrarood licht? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Wat heb je ontdekt met het proefje rond ultraviolet licht? ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
6 Waarom kunnen we dingen zien? Omdat we ogen hebben. Onze ogen zijn zintuigen waarmee we dingen kunnen zien. Ze maken gebruik van licht om een beeld door te geven aan onze hersenen. Licht komt onze ogen binnen via onze pupillen. Als je in een spiegel naar je ogen kijkt, zie je witte bollen, met daarin kleinere zwarte bolletjes die omringt zijn met bruine, blauwe, groene of grijze ringen. De zwarte bollen noemen we pupillen. Het zijn de gaatjes in je ogen waarlangs het licht naar binnen komt. Onze pupillen worden kleiner of groter als er veel of weinig licht op onze ogen valt. Op deze pupilreflex hebben we zelf geen invloed. Deze reflex beschermt ons tegen overbelasting van onze ogen. Als het donker is, kunnen we niet veel zien. Onze pupillen worden dan groter om zoveel mogelijk licht door te laten. Andersom zullen onze pupillen ons beschermen tegen fel licht door heel klein te worden zodat er maar weinig licht binnen kan. Regenboogvliezen in onze ogen. Deze kringen bepalen de kleur van onze ogen. De ene persoon heeft blauwe ogen, de andere bruine, grijze of groene. We noemen deze kringen onze irissen maar soms worden ze ook het regenboogvlies genoemd.
Voer de proefjes van ‘ontdekfiche - kijken 1’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Hoe werkt het menselijk oog? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Wat is het verschil tussen een menselijk oog en het oog van een vlieg? ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
7 Waarom dragen mensen een bril? Als je eigen ooglens niet meer in staat is om het licht op het netvlies te bundelen, kun je gebruik maken van een bril of contactlens met een holle of een bolle lens. Verziende mensen kunnen dingen de ver weg zijn, heel goed zien. Dingen die dichtbij zijn, zien ze niet zo goed. Doordat ze hun lens niet goed genoeg kunnen bollen, worden de lichtstralen te zwak gebroken. Verziendheid kan gecorrigeerd worden door een bril met bolle (positieve) lenzen. De bolle lens zorgt ervoor dat de lichtstralen sterker gebroken worden. De dingen die je ziet worden door de bolle lens vergroot. Bijziende mensen kunnen van dichtbij heel scherp zien maar kunnen de dingen die veraf zijn niet goed zien. Omdat hun ooglens te bol blijft, worden de lichtstralen te sterk gebroken. Bijziendheid kan gecorrigeerd worden door een bril met holle (negatieve) lenzen. De holle lens spreidt het invallende licht nog iets meer uit waardoor de lichtstralen minder sterk gebroken worden. Een bril met holle lenzen zal de dingen die je ziet verkleinen waardoor je ze scherper zal zien. Hoe werkt een zonnebril eigenlijk? Een zonnebril laat een deel van het zonlicht door, maar zal ook een deel van het zonlicht tegenhouden en vermindert de lichtsterkte tot een aangenaam niveau. De glazen van een zonnebril zijn kleine lichtdoorlatende schermpjes die de hoeveelheid licht die op je ogen valt controleren. Een zonnebril beschermt je dus tegen teveel of te fel licht.
Voer de proefjes van ‘ontdekfiche - Lenzen 1 - 2 - 3’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Wat is het verschil tussen een holle en een bolle lens? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Met welke lens kan je lichtstralen bundelen en met welke lens kan je ze scheiden? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Hoe werkt een telescoop? ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
8 De wereld op zijn kop. Het licht dat het oog opvangt, projecteert beelden op zijn kop op ons netvlies. Dankzij onze hersenen zien we deze beelden niet ondersteboven. Onze hersenen draaien het beeld netjes om. Het netvlies kan je voorstellen als het scherm, achter in je oog, waarop de beelden worden geprojecteerd. Het netvlies bestaat uit miljoenen kleine zintuigcellen die het licht dat in het oog binnenkomt opvangen. Deze zintuigcellen kunnen worden onderverdeeld in kegeltjes en staafjes. De kegeltjes dienen om kleurverschillen waar te nemen en de staafjes dienen om het verschil te zien tussen licht en donker. Ik zie, ik zie wat jij niet ziet… kleuren! Wie kleurenblind is, heeft moeite met het zien van bepaalde kleuren. Er zijn maar heel weinig mensen die helemaal geen kleuren kunnen zien. Er zijn wel veel mensen die kleuren anders waarnemen dan mensen die niet kleurenblind zijn. Bij mensen die kleurenblind zijn, is er iets mis met de kegeltjes in het netvlies. Er zijn drie soorten kegeltjes in ons netvlies. Eén soort is gevoelig voor rood licht, een andere soort voor groen licht en de derde soort kegeltjes is gevoelig voor blauw licht. Als je kleurenblind bent wil dat zeggen dat je één of meerdere soorten kegeltjes niet hebt of dat er iets mis mee is. Daardoor kan je dus bepaalde kleuren niet of niet goed zien. Rood-groen kleurenblindheid komt het vaakst voor en betekent dat deze mensen moeite hebben met de kleur rood en groen omdat ze of de rode of de groene kegeltjes missen of minder kegeltjes hebben dan ze zouden moeten hebben.
Voer de proefjes van ‘ontdekfiche - kijken 2 ’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
9 Kleuren mengen. Wit licht bestaat uit verschillende kleuren. De belangrijkste lichtkleuren zijn rood, blauw en groen. Dit komt overeen met de drie soorten lichtgevoelige kegeltjes in het netvlies van je oog. Lichtkleuren mengen is niet hetzelfde als verfkleuren mengen! De primaire lichtkleuren zijn rood, blauw en groen. Als deze drie kleuren worden samengevoegd, krijg je wit licht. Als je twee kleuren mengt, krijg je de secundaire lichtkleuren geel, cyaan (felblauwe kleur) en magenta (fel roze kleur). De secundaire lichtkleuren zijn de primaire kleuren om verf te mengen. Deze kleuren zitten dan ook in een inktpatroon voor een kleurenprinter. En met deze kleuren kan een printer een full colourafdruk maken.
Voer de proefjes van ‘ontdekfiche - Kleuren 1 en 2’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Als we 2 lichtkleuren met elkaar mengen, krijgen we dan dezelfde kleur als wanneer we twee dezelfde verfkleuren mengen? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
Uit welke kleuren bestaan kleuren…?!? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
10
Spiegeltje, spiegeltje, aan de wand…
Als je in de spiegel kijkt, dan zie je je eigen spiegelbeeld. Dat komt omdat er licht op de spiegel valt dat volledig weerkaatst wordt. Omdat de oppervlakte van een spiegel groot en vlak is, kan er een exacte kopie van je gezicht weerspiegeld worden. Er bestaan ook spiegels die ervoor zorgen dat we er heel gek uitzien. Die ben je vast al tegengekomen op de kermis of in een spiegelpaleis. Ons hoofd wordt uitgerokken en onze benen zijn plots veel korter geworden… spiegels die ons heel dik of net heel dun maken,… Als het oppervlak van een spiegel gebogen staat zal dat het object dat erin weerspiegeld wordt, groter of kleiner maken. Is de spiegel naar binnengebogen (hol), dan geeft hij een vergroot beeld. Is de spiegel bol, dan geeft hij een verkleind spiegelbeeld weer. Een spiegelbeeld wordt omgekeerd, de linkerkant van je gezicht is de rechterkant van je spiegelbeeld. De rechterkant van je gezicht wordt dan de linkerkant van je spiegelbeeld. Zet maar eens een stip op je rechterwang en kijk daarna in de spiegel. Voer de proefjes van ‘ontdekfiche - spiegels 1 - 7’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Wat is het verschil tussen een holle en een bolle spiegel? ............................................................................................................................................. Wat is er zo eigenaardig aan je spiegelbeeld? ............................................................................................................................................. Hoe werkt een lachspiegel? ............................................................................................................................................. Wat zie je als je twee spiegels in een hoek tegen elkaar plaatst? ............................................................................................................................................. Hoe kan je, zonder jezelf te verplaatsen, om het hoekje kijken? ............................................................................................................................................. Kan je een voorwerp dat achter je staat aanduiden met behulp van een laserpointer en een spiegel? .............................................................................................................................................
11 Schaduw Schaduw ontstaat als het licht van een lichtbron geheel of gedeeltelijk wordt tegengehouden door een object. We hebben al geleerd dat licht zich rechtlijnig voortbeweegt. Als een voorwerp in de lichtbundel komt zal er zich een schaduw vormen achter dat voorwerp. Hoe dichter het voorwerp bij de lichtbron komt, hoe groter de schaduw zal worden. Als het voorwerp weg gaat van de lichtbron, wordt de schaduw kleiner. Schimmenspel is het spelen met schaduwen. Het biedt allerlei mogelijkheden. Een schim kan van heel klein, zeer groot worden en een schaduw kan zich achter een andere schaduw verbergen en kan dan plotseling tevoorschijn komen. Er wordt een onderscheid gemaak tussen halfschaduw en kernschaduw. Kernschaduw is het donkerste deel van een schaduw. Dat is de plaats van de schaduw waar helemaal geen licht aan kan. De halfschaduw zit naast de kernschaduw en is minder donker dan de kernschaduw. Dat is het gedeelte dat toch nog wat lichtstralen opvangt waardoor de schaduw minder donker is. Als je een stok in de grond zet, op een plaats waar de zon de hele dag schijnt, kan je aan de hand van de schaduw van de stok een klok maken. De stand van de schaduw van de stok verandert met de stand van de zon. Deze klok noemen we een zonnewijzer. Met behulp van zonnewijzers wordt de zonnetijd afgelezen, dat is de tijd waarbij de zon om 12 uur ‘s middags op zijn hoogste punt aan de hemel staat.
Voer de proefjes van ‘ontdekfiche - schaduw 1’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Hoe kan je schaduwfiguurtjes maken op de muur? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
12 Wonderbaarlijke natuurverschijnselen. Licht is verantwoordelijk voor tal van wonderbaarlijke natuurverschijnselen. De fata morgana die je in tekenfilms ziet, waarbij een uitgedroogde cowboy opeens palmbomen, zwemvijvers en fonteintjes in de woestijn ziet verschijnen, bestaat niet. Echte fata morgana’s zijn een stuk bescheidener. Maar wat is dan wel een echte fata morgana? Een regenboog is nog zo’n wonderbaarlijk verschijnsel dat niet alleen te zien bij regen maar ook in de waterdruppels van een tuinslang en soms zelfs boven de branding in zee. Ik ben wel nieuwsgierig hoe die wonderbaarlijke natuurverschijnselen allemaal onstaan en hoe ze precies werken. Kan jij het me vertellen?
Los de vragen van ‘ontdekfiche - opzoeken 1’ op en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Wat is een regenboog? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Wat is een zonsverduistering? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Wat is een maansverduistering? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Wat is het poollicht? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Wat is een fata morgana? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
13 Heeft licht ook nadelen? Doorheen de jaren zijn mensen op zoek gegaan naar mogelijkheden om zonlicht te vervangen door kunstmatig licht. Dankzij de mogelijkheden van al deze vormen van kunstlicht worden ’s avonds de snelwegen verlicht waardoor we veiliger kunnen rijden in het verkeer. Fabrieken kunnen hun arbeiders nu ook ’s nachts laten werken waardoor er veel meer producten gemaakt kunnen worden en de machines niet stopgezet moeten worden. Ook jijzelf maakt misschien wel gebruik van kunstlicht om het zonlicht te vervangen, als je ’s avonds laat nog een boek leest in je bed, je bureaulamp die een licht werpt op je huiswerk, de tuinverlichting die zorgt voor een aangename sfeer wanneer er mensen op bezoek zijn, enz. Als alleen jij af en toe een lampje aansteekt, zal het zo erg wel niet zijn. Maar als alle 10 miljoen inwoners van België her en der wat extra licht nodig hebben, kan dat wel eens schadelijk worden voor het milieu. Nachtelijke verlichting wordt vaak op een onverantwoorde manier gebruikt, is niet milieuvriendelijk en veroorzaakt ecologische schade. Het dag-nacht-ritme van planten en dieren wordt hierdoor verstoord. Als mensen overmatig blijven gebruik maken van kunstlicht zullen steeds meer mensen en dieren hier overlast van ondervinden. Verlichting is duur! In België gaat ongeveer 1/5 van het elektriciteitsverbruik naar verlichting en dat kost uiteraard heel veel geld. Omdat mensen vaak ondoordacht omspringen met energie door bijvoorbeeld overmatig gebruik te maken van kunstlicht, worden er heel veel euro’s verspild. Vermijd verspilling : verlicht enkel waar en wanneer het nodig is. Doe het licht uit als je er niet bent.
Los de vragen van ‘ontdekfiche - opzoeken 2’ op en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
14 Ken je deze spreekwoorden al? Ontdekfiche - opzoeken 3.
Aan het licht komen. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Dat werpt een nieuw licht op de zaak. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Er gaat mij een licht op. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Het groene licht krijgen. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Iemand het licht in de ogen niet gunnen. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Iets aan het licht brengen. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Je licht bij iemand opsteken. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Je licht niet onder de korenmaat steken. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Je licht over iets laten schijnen. ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
15 Lampen in alle soorten en maten. De gloeilamp Hoewel de eerste echte gloeilamp pas in 1854 door Heinrich Glöbel gemaakt werd, was deze lamp al in 1801 uitgevonden door Thomas Alva Edison. Deze lamp werkt door het verhitten van een gloeidraad. De gloeidraad, die gemaakt is van het metaal wolfraam, wordt beschermd door een glazen bol, zodat er geen lucht bij kan. Deze glazen bol is gevuld met een gas (argon), waardoor de bol niet donkerder kan worden door de damp van de verhitting. Elektrische stroom wordt door de gloeidraad gestuurd die daardoor begint te gloeien en licht uitstraalt. Een gloeilamp is goedkoop, maar gaat minder lang mee en verbruikt veel meer energie dan andere lampen. Bovendien wordt bij een gloeilamp maar een kleine zes procent van de verbruikte energie omgezet in zichtbaar licht. De rest gaat naar onzichtbare infrarode straling en warmte. Daarom is een gewone gloeilamp energie- en milieuonvriendelijk.
De halogeenlamp. Een halogeenlamp werkt volgens hetzelfde principe als een gloeilamp: wanneer er stroom door de gloeidraad loopt, licht de draad op. Een halogeenlamp gaat langer mee dan een gewone gloeilamp omdat de lamp gevuld is met een gas onder hoge druk. Hierdoor wordt de verdamping van de gloeidraad sterk geremd. Bij gewone gloeilampen verdampt de gloeidraad geleidelijk aan en zorgt voor een “zwarting” van de binnenzijde van de ballon. Bij halogeenlampen wordt aan de gasvulling een kleine hoeveelheid halogenen (meestal jodium of broom) toegevoegd om dat te verhinderen. Halogeenlampen geven meer licht dan gloeilampen.
De spaarlamp De spaarlamp werd pas echt gebruikt vanaf 1980. Omdat deze lamp zo duur was, kon nog niet iedereen er gebruik van maken. De spaarlamp bestaat uit een lange opgevouwen buis met kwikdamp in. Ook bij deze lamp moet er gebruik gemaakt worden van elektriciteit. Zo creëert deze lamp een UV-straling (ultraviolet).
Een spaarlamp is een kleine fluorescentielamp. Een fluorescentielamp wordt ook wel TL-buis of FL-lamp genoemd. In een fluorescentielamp wordt de UV straling omgezet in zichtbaar licht met behulp van een fluorescentie poeder aan de binnenkant van de buis. De voordelen van een spaarlamp zijn: - Je kan energie besparen - De spaarlamp gaat veel langer mee dan een gewone gloeilamp. - Spaarlampen kan je met verschillende kleuren licht vinden, naargelang het gas dat gebruikt werd. Als er voordelen zijn, zullen we ook de nadelen moeten bekendmaken. De nadelen van een spaarlamp zijn: - Deze lamp kan men niet gewoon weggooien. Doordat er kwikdamp gebruikt werd, is deze lamp slecht voor het milieu en zal ze bij het klein chemisch afval trecht moeten komen. Als er een ander gas gebruikt wordt, zoals Xenon, dan mag de lamp bij het gewoon afval belanden. - Als je goede spaarlampen wil hebben, worden ze uitermate duurder. - Door de lamp te veel aan en uit te schakelen, gaat de straling van de lamp achteruit. - De spaarlamp creëert een magnetisch veld. - Het duurt soms even voordat de lamp volledig brandt. Het licht dat de lamp afgeeft wordt dus feller als je de lamp een hele tijd aanlaat.
De Led (Light Emiting Diode). De ledlamp bestaat uit een groep leds, die samenwerken om een wit licht te kunnen creëren. Een ledlamp werkt veel langer dan een spaarlamp of een gloeilamp. Ze verbuikt tot 90% minder energie dan andere lampen. Hoewel ze duurder is in aankoop, zal ze goedkoper zijn op langere termijn. Ledlampen kan je in verschillende kleuren kopen. Er bestaan zelfs ledlampen die van kleur veranderen en daardoor alle kleuren van de regenboog kunnen schijnen. De Living Colours lamp van Philips is hier een mooi voorbeeld van.
16 Enkele belangrijke begrippen. 1: glazen ballon 2: gloeidraad 3: lampvoet 4: contactpunt 5: lampenfitting E27 6: 3.8V lampje 7: lampenfitting E10 8: LED 9: LED fitting
17 Aansluitvoeten Lampen met een schroefdraad Een lamp zal niet branden zolang ze geen stroom krijgt. Om een lamp van elektriciteit te voorzien moet je ze eerst in een lampfitting of in een socket draaien. De Edison-schroefdraadfitting is zo’n fitting ontwikkeld door Thomas Edison in 1909. De aanduiding E gevolgd door een nummer geeft de diameter van de fitting aan in millimeters. De aanduiding “E27” betekent dat de fitting een diameter van 27 millimeter heeft, dat is de “gewone fitting”, de maat van “gewone” gloeilampen. Voor schemerlampjes en spotjes is E14 gebruikelijk (“kleine fitting”), en E10 is de normale maat voor fietslampjes. Een E5 fitting wordt gebruikt bij sommige kerstboomlampjes, en bij lampjes voor modelbouw. De grootste maat, E40, wordt gebruikt in straatverlichting.
LED Een LED heeft geen schroefdraad, maar twee pinnetjes waarbij het ene pinnetje (kathode) een beetje korter is dan het andere (anode). Ook voor een LED bestaan er verschillende soorten fittingen. Met een anode bedoelen we de pool of elektrode waar de elektronen ingaan. Dat is dus de ‘+’pool. De tegengestelde pool noemen we de kathode ofwel de pool of elektrode waar de elektronen uitkomen.
Voer de proefjes van ‘ontdekfiche - lampen 2 - 3’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Welke lampen passen in welke fittingen? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. Wat is het verschil tussen een lampje en een lichtdiode? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
18 Laat de lamp branden. De eenvoudige stroomkring.
Om een elektriciteitsdraad vast te maken aan een fitting of aan een batterij, moet je eerst een stukje van het plastic omhulsel (isolator) wegstrippen. Dat doe je met een striptang. Als je het stukje omhulsel eraf hebt gehaald, draai dan je draad tussen je vingers mooi strak. De draad in het omhulsel bestaat heel vaak uit verschillende in elkaar verweven fijne draadjes. Om een eenvoudige stroomkring te maken heb je enkel een stroombron (batterij), een verbruiker (lampje) en een geleider (elektriciteitsdraad) nodig. Door, met behulp van de elektriciteitsdraad het lampje met de batterij te verbinden, zal je lampje gaan branden. Het lampje zal blijven branden tot je een elektriciteitsdraad losmaakt, het lampje uit de fitting draait of de batterij leeg is. Door in deze stroomkring een schakelaar te zetten, kan je het lampje gemakkelijk aan en uit schakelen. Een stroomkring met een (zelfgemaakte) schakelaar. Een stroomkring met een schakelaar ziet er zo uit:
De serieschakeling.
Een serieschakeling is een elektrische schakeling waarbij meerdere lampjes tegelijkertijd kunnen branden. Ze worden ‘in serie’ of ‘in een rijtje’ geplaatst. Dat wil zeggen dat de lampjes afhankelijk zijn van elkaar en dat de spanning die uit de batterij komt, verdeeld wordt over de verschillende lampjes. De stroomsterkte is in elk lampje even groot. Een serieschakeling ziet er uit als een slinger van lampjes, net zoals een slinger in de kerstboom.
De parallelschakeling
Bij een parallelschakeling heeft elk lampje zijn eigen stroomkring. Als ik dus een parallelschakeling maak met 2 lampjes en een 4.5V batterij, dan krijgt elk lampje in mijn schakeling 4.5volt spanning door zich heen. Dat is anders dan bij de serieschakeling want daar werd de spanning verdeeld over de twee lampjes. De lampjes zijn niet afhankelijk van elkaar. Als er ergens in mijn parallelschakeling een lampje stuk gaat, zullen de andere lampjes vrolijk verder blijven branden.
Laten we deze parallelschakeling even vergelijken met de serieschakeling: Parallelschakeling Serieschakeling Lampjes zijn niet afhankelijk van elkaar. Lampjes zijn afhankelijk van elkaar. Als er één lampje stuk is, blijven de andere Als er één lampje stuk is, doven alle lamplampjes branden. jes uit. Alle lampjes krijgen de volledige bronspan- De bronspanning wordt verdeeld over de ning. lampjes. Het aantal lampjes in de schakeling heeft Hoe meer lampjes, hoe minder sterk de geen invloed op de lichtsterkte van de lampjes zullen branden. lamp. Elk lampje heeft zijn eigen stroomkring.
Alle lampjes hangen in één stroomkring.
Een lampje laten branden met een zonnepaneeltje. Met behulp van een zonnepaneeltje kan je een lampje laten branden net zoals met een batterij. Natuurlijk heb je wel zonlicht nodig anders werkt het niet. Zonnepaneeltjes zijn vrij duur en kunnen gemakkelijk stuk gaan.
Voer de proefjes van ‘ontdekfiche - lampen 4’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Welke stroomkring heb je gemaakt? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
19 Licht als energiebron. Zonne-energie bestaat uit warmtestralen of lichtstralen die door onze zon worden uitgestraald en die op aarde terechtkomen. De grootste verbruikers van zonnestraling zijn de planten. Door middel van fotosynthese benutten ze het zonlicht voor hun stofwisselingsprocessen. Alle levende wezens op aarde zijn rechtstreeks of onrechtstreeks afhankelijk van de groei van planten en ook alle fossiele energiedragers zoals olie, kolen en gas zijn in feite in bepaalde vormen bewaarde zonne-energie. De zon is daarom de belangrijkste energiebron op aarde. Door de energie van de zon kunnen planten, dieren en mensen leven. Zonne-energie kan in bruikbare vorm worden omgezet in warmte (zonneboilers) of elektriciteit (zonnecellen). Wat zijn zonneboilers? Het water in een tuinslang die de hele dag in de zon heeft gelegen, kan al behoorlijk warm worden. Door het gebruik van zonneboilers maken we op een slimme manier gebruik van dat principe. Zelfs in de winter wanneer de zon maar een paar uur schijnt, kan een zonneboiler voldoende warm water maken voor het dagelijkse gebruik van warm water. Een zonneboiler bestaat uit een zonnecollector en een voorraadvat. De zonnecollector vangt zonlicht op. Het water dat door een buizenstelsel stroomt wordt verwarmd door het zonlicht. Bij felle zon kan de temperatuur van het water oplopen tot 90°C. Wat zijn zonnecellen? Zonnecellen maken rechtstreeks elektriciteit uit zonlicht. Sommige rekenmachines, horloges, parkeerautomaten, enz werken op zonne-energie en beschikken daarvoor over een zonnecel. Als lichtstralen op een zonnecel terechtkomen, ontstaat er elektriciteit. Eén zonnecel maakt maar heel weinig elektriciteit, daarom vind je altijd heel veel zonnecellen bij elkaar. Waarom zonne-energie? Zonne-energie gebruiken we omdat de fossiele brandstoffen (steenkool, olie, gas) stilletjes aan op geraken. De zon raakt nooit op en zal altijd blijven schijnen. De zon is daarom een onuitputtelijke energiebron.
Voer de proefjes van ‘ontdekfiche - lampen 1’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Hoe werkt zonne-energie? ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................
20 Zuinig met energie en milieu. Criteria voor milieusparende lampen: Energie-efficiëntie: Lichtbronnen voor huishoudelijk gebruik moeten sinds 31 december 2000 voorzien zijn van een energielabel. Het energielabel, dat afgebeeld wordt op de verpakking, geeft de koper op heldere wijze inzicht in de energie-efficientie van een lichtbron (lichtopbrengst in verhouding tot het energieverbruik). Het Europese energielabel geeft door middel van een letter aan hoe energie-efficiënt een lamp is. Hoe meer vooraan in het alfabet hoe beter. Onder deze lettercode staan de lichtstroom (uitgedrukt in lumen), het opgenomen vermogen (uitgedrukt in Watt), en de gemiddelde levensduur (uitgedrukt in uur). Levensduur: Het criterium levensduur bepaalt mee de afvalbesparing . Hoe langer een lamp meegaat, hoe minder er bij het afval terecht komen. Kwikgehalte: Met uitzondering van de gloeilamp bevatten lampen milieuschadelijke stoffen als kwik en fluorescentiepoeders. De nieuwste technologieën maken het echter mogelijk lampen te produceren met een minimale hoeveelheid kwik of waarbij kwik zelfs helemaal achterwege gelaten kan worden. Recyclage: Door de aanwezigheid van fosforpoeder en kwik, horen (compacte) fluorescentielampen en andere kwikdamplampen bij het gevaarlijk afval thuis. Gooi ze dus nooit stuk. Deze lampen kunnen volledig gerecycleerd worden. Metaal, glas, kwik en fluorescentiepoeder worden van elkaar gescheiden, bewerkt en opnieuw gebruikt in de productie van nieuwe lampen. Voer de opdracht van ‘ontdekfiche - opzoeken 4’ uit en noteer hieronder wat je hebt ontdekt. Springt de school milieuvriendelijk om met licht? ..................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Welke tips wil je de school meegegeven? ..................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................................
