Thema 3
07-01-2005
10:21
Pagina 1
Thema 3 Verrekijkers Inleiding Om verre voorwerpen beter te kunnen zien, kun je gebruikmaken van verrekijkers. Die zijn er in vele soorten. De astronomische kijker wordt gebruikt voor het bekijken van sterren. De Hollandse kijker wordt veel in de scheepvaart gebruikt. En de prismakijker wordt veel door toeristen gebruikt, en bijvoorbeeld door vogelaars. astronomische De astronomische kijker bevat twee bolle lenzen. De lens die het dichtst bij het kijker voorwerp is, heet het objectief, heeft een grote brandpuntsafstand en meestal een grote diameter. De lens het dichtst bij het oog heet het oculair, heeft een kleine brandpuntsafstand en meestal een kleine diameter. Het objectief vormt een beeld van een hemellichaam of een deel van de sterrenhemel. De afstand tot de objecten die je ermee bekijkt, bijvoorbeeld de maan, is groot. Daarom mag je de lichtstralen die afkomstig zijn van die objecten als evenwijdig beschouwen. Het objectief vormt een beeld dat je met het oculair bekijkt. Het oculair wordt zo geplaatst dat er met ongeaccommodeerd oog wordt gekeken. Met andere woorden, de aan de voorzijde evenwijdig invallende lichtstralen treden ook evenwijdig de kijker uit. Dit wordt geregeld door de brandpunten van objectief en oculair te laten samenvallen. Hollandse kijker De Hollandse kijker bevat een bolle en een holle lens. Net als bij de astronomische kijker zorgt het bolle objectief voor een afbeelding van het verre voorwerp. Je kijkt naar dit voorwerp met het holle oculair. prismakijker De prismakijker heeft, net als de astronomische kijker, een bolle lens als objectief en een bolle lens als oculair, zie figuur 2.45. Door het gebruik van twee omkeerprisma’s is de prismakijker erg handzaam.
figuur 2.45 Prismakijker Thema 3
1
Thema 3
07-01-2005
10:21
Pagina 2
Onderzoeksvragen De algemene onderzoeksvragen houden in dit geval in: • Waarvoor worden de kijkers gebruikt? • Uit welke onderdelen zijn ze opgebouwd en welke functie vervullen die? • Hoe kun je de werking begrijpen vanuit kennis van de onderdelen? • Hoe bedien je de kijkers? De specifieke onderzoeksvragen voor dit thema zijn: • Er zijn verschillende typen kijkers. Wat is daarvan het nut? • Hoe is ieder van die kijkers opgebouwd en hoe vindt beeldvorming plaats? Benodigdheden • enkele positieve en negatieve lenzen • optische bank of optische rail • papieren kokers • prismakijker • internet • boeken en productinformatiebladen Opdrachten De volgende reeks opdrachten kan je helpen informatie te vinden voor het beantwoorden van de genoemde algemene en specifieke onderzoeksvragen. Beeldvorming in een astronomische kijker 1 a Maak op schaal een bouwtekening van een astronomische kijker. b Ga na dat de lengte van de tubus gelijk is aan de som van de brandpuntsafstanden van de beide lenzen.
3#
2 a Neem figuur 2.46 over. b Teken de stralengang van de beide lichtstralen 1 tot aan het oog. 2
+ +
1
F 2 1
α
objectief
figuur 2.46 Stralengang in een astronomische kijker
2
Thema 3
oculair
Thema 3
07-01-2005
3#
10:21
Pagina 3
3 Voor het tekenen van de stralengang van beide lichtstralen 2 moet je gebruikmaken van een bijas-constructie. a Zoek uit hoe dat werkt. b Teken de stralengang van lichtstralen 2 tot bij het oog. 4 Je kijkt naar de maan onder een hoek α. a Bereken die hoek met behulp van de afstand van de maan tot de aarde en de diameter van de maan, zie je Binas-tabellenboek. b Is de hoek zo klein dat geldt tan α = α? 5 α is ook de hoek tussen de hoofdas en de getekende bijas van het objectief. a Stel de formule op waarmee je α kunt berekenen uit twee afstanden in de tubus. Het licht komt uit het oculair onder een hoek β. b Stel ook de formule op waarmee je β kunt berekenen uit twee afstanden in de tubus. 6 a Ga na dat voor de hoekvergroting geldt: f Nhoek = objectief foculair b Bereken de hoekvergroting. 7 a Leg uit dat de hoek waaronder je een voorwerp ziet, de grootte van het beeld op het netvlies bepaalt. b Komt het voor dat β kleiner is dan α? 8 a Beredeneer of het beeld van de maan omgekeerd is of niet. b Zou dat een probleem zijn?
3#
Beeldvorming in een Hollandse kijker 9 a Maak op schaal een bouwtekening van een Hollandse kijker. b Ga na dat de lengte van de tubus gelijk is aan het verschil van de brandpuntsafstanden van de beide lenzen. 2
+ –
1
F 2 1
α
oculair objectief
figuur 2.47 Stralengang in een Hollandse kijker Thema 3
3
Thema 3
07-01-2005
10:21
Pagina 4
10 a Neem figuur 2.47 over. b Teken de stralengang van de beide lichtstralen 1 tot aan het oog.
3#
11 Voor het tekenen van de stralengang van beide lichtstralen 2 moet je gebruikmaken van een bijas-constructie. Zoek uit hoe dat werkt en teken de stralengang van de lichtstralen 2 tot bij het oog. 12 Een kijker van een meter lang is een nogal onhandelbaar ding. Hoe loste men dit probleem in de praktijk op? 13 a Beredeneer of het beeld van de maan omgekeerd is of niet. b Waarom is dat voor het gebruik handig? 14 In figuur 2.47 is ook de hoek tussen de hoofdas en de getekende bijas van het objectief te zien. a Stel de formule op waarmee je α kunt berekenen uit twee afstanden in de tubus. Het licht komt uit het oculair onder een hoek β. b Stel ook de formule op waarmee je β kunt berekenen uit twee afstanden in de tubus. 15 a Ga na dat voor de hoekvergroting geldt: f Nhoek = objectief foculair b Bereken de hoekvergroting.
5%
16 a Bouw met geschikt gekozen materiaal twee verschillende astronomische en twee verschillende Hollandse kijkers. b Meet de kwaliteitsverschillen. 17 In een astronomische kijker wordt het beeld omgedraaid. Voor het bekijken van de sterrenhemel is dat geen probleem. Leg uit dat de Hollandse kijker het beeld niet omdraait. 18 De prismakijker heeft dezelfde lenzen als een astronomische kijker, maar het beeld wordt niet omgekeerd. Leg dat uit.
4
Thema 3
Thema 3
07-01-2005
10:21
Pagina 5
Afronding 19 Schrijf een kort tijdschriftartikel met een doorlopend verhaal waarin de algemene en specifieke onderzoeksvragen voor verrekijkers worden beantwoord. Kenmerken: • inleiding en samenvatting • indeling in enkele paragrafen • lettertype 11 pts, normale regelafstand • ongeveer 20% plaatjes en/of tabellen en/of grafieken en/of technische tekeningen • literatuur/http-lijst • kopieerbaar 20 Verzorg een presentatie aan je klasgenoten waarin je hen over dit thema informeert. Kenmerken: • interessant en begrijpelijk voor medeleerlingen • een kort antwoord op de onderzoeksvragen • gebruik van audiovisueel materiaal • puntenlijstje (geen uitgeschreven verhaal)
Thema 3
5
