Nova Nask MAX 2019 deel B - Hoofdstuk 7 - Licht oefentoetsen & antwoorden

Een natuurlijk lichtbron is een voorwerp dat zelf licht geeft en niet door mensen is gemaakt. Een voorbeeld is de zon. Met het spectrum bedoelen we de reeks kleuren die we met behulp van een prisma uit een lichtstraal (bijvoorbeeld wit licht uit de zon) zichtbaar kunnen maken. Het spectrum is rood-oranje-geel-groen-blauw-cyaan-violet, oftewel de kleuren van de regenboog. Met het begrip spectraalkleur bedoelen we licht dat we niet verder op kunnen delen met behulp van een prisma. Wit licht is opgebouwd uit spectraalkleuren. Onze ogen kunnen golflengtes tussen de 400 nm en 750 nm waarnemen. Met het begrip diffuse terugkaatsing bedoelen we dat een lichtstraal door een ruw oppervlak alle richtingen uit weerkaatst wordt. De muur geeft bijvoorbeeld een diffuse terugkaatsing. Dit zijn de kleuren rood, oranje, geel, groen, blauw, cyaan en violet. Een lichtstraal is een hoeveelheid licht dat uit een lichtbron komt die zich een bepaalde kant uit beweegt (in een rechte lijn!). Een lichtbundel is een verzameling lichtstralen, dus licht dat dezelfde kant uit beweegt. Met direct licht bedoelen we licht dat uit de lichtbron meteen  waarneembaar is. Je kunt als voorbeeld naar een lamp kijken: het licht komt uit deze lamp. Dit kun je zien omdat een lamp best fel is. Met het begrip kernschaduw bedoelen we het donkerste deel van een schaduwbeeld die ontstaat bij twee lichtbronnen: in de kernschaduw komt dus helemaal geen licht. Beide lichtbronnen worden door een voorwerp onderbroken. Bij een halfschaduw zie je dat een van de lichtbronnen nog wel licht geeft en de andere lichtbron door een voorwerp wordt onderbroken. Met indirect licht bedoelen we dat licht niet direct uit een lichtbron wordt waargenomen, maar door een ander voorwerp wordt weerkaatst. Dit weerkaatsen in alle richtingen uit gaat met name goed met lichtgekleurde of witte ruwe oppervlaktes. Met het begrip diffuus licht bedoelen we via een half doorlatend materiaal alle richtingen uit wordt verstrooid. Een lampenkap geeft bijvoorbeeld diffuus licht. De hoek van inval is gelijk aan de hoek van uittreding. De loodlijn. Deze staat in een hoek van 90 graden op het spiegeloppervlak. Dit is 3 maal. De tripelspiegel bestaat namelijk uit drie spiegels die elk loodrecht op elkaar staan. In het boek worden infrarood en ultraviolet genoemd als voorbeeld. Bij een divergerende lichtbundel gaat de lichtbundel uit elkaar en wordt de intensiteit van het licht zwakker.   Bij een convergerende lichtbundel gaat de lichtbundel naar elkaar toe en zal de intensiteit van het licht ook toenemen; het licht zal sterker worden.   a) Bij reflectie komt licht op een niet-doorlatend oppervlak, en het licht zal door de ruwheid van het oppervlak alle kanten uit verspreid worden. Reflectie is een ander woord voor weerkaatsing. b) Bij verstrooiing gaat licht door een doorschijnend materiaal heen gaan. Door het materiaal zal de richting van het licht veranderen. Een lichtbundel kan op deze manier alle richtingen uit gebogen worden. Dit is het principe van een lampenkap.    Een spiegel is een glad en vlak voorwerp waar licht op valt. Vaak zit daar een glimmende onderlaag onder. Door de glimmende onderlaag en het gladde, vlakke oppervlak zal de lichtbundel heel netjes een bepaalde richting op weerkaatsen. Het licht wordt dus gericht weerkaatst. Je kunt een beeld in spiegelbeeld waarnemen: links en rechts zijn omgedraaid in een spiegel. a) De kernschaduw is donkerder dan de halfschaduw. De kernschaduw is een volledige schaduw, de halfschaduw ontstaat omdat minimaal 1 van de meerdere lichtbronnen niet onderbroken wordt. b) Hiervoor heb je minimaal 2 lichtbronnen nodig. Op deze manier kan je een meervoudige schaduw maken. Een meervoudige schaduw bestaat uit een kernschaduw en twee halfschaduwen. Bij een enkelvoudige lichtbron is dit simpelweg niet mogelijk. a) Deze staat onder een hoek van 90 graden op het spiegeloppervlak. Een ander woord voor 90 graden is ook wel haaks. b) De normaal is een denkbeeldige hulplijn die we gebruiken om de hoek van inval te bepalen. De normaal bestaat dus niet echt. c) De hoek van inval is de hoek tussen de normaal en de inkomende lichtstraal. d) De hoek van terugkaatsing is de hoek tussen de normaal en de terugkaatsende lichtstraal. e) Spiegelwet: ∠i =∠t a) Dit is de lichtbundel die uit elkaar gaat. Dit is deel 3) van figuur 2 b) Dit is de lichtbundel die parallel aan de andere lichtbundel loopt. Dit is deel 1) van figuur  2.  c) Dit is de lichtbundel die naar elkaar toe loopt. Dit is deel 2) van figuur 2   Spiegelwet: ∠i =∠t ∠i = 30 graden, dus ∠t is ook 30 graden.    a) Toelichting: Teken met potlood en een geodriehoek! Teken het schaduwgebied in tussen de lange zijde van de rechthoek en de bodem. dit schaduwgebied moet je arceren. Meet uit de kern van de lamp en de uiterste punt van de rechthoek een lijn. Dit noem je de randstraal.  b) Je hebt één lichtbron. Van een halfschaduw kan dus geen sprake zijn. Er is sprake van een volle schaduw oftewel een kernschaduw. Dit kun je ook zien in de tekening. Er komt namelijk geen licht uit de lamp in het gearceerde gebied.   Toelichting: Ook in dit geval teken je twee randstralen uit het midden van de lamp langs de uiterste punten van het voertuig. De schaduwgebieden arceer je. Maak ook hier gebruik van een geodriehoek en een potlood. Werk netjes!   a) Toelichting: Teken met potlood en met een geodriehoek. Teken uit elke lamp een randstraal uit de langs de uiterste hoeken van de tafel. Arceer in elk richting het schaduwgebied. Als je netjes werkt, zul je een vlak kunnen vinden waar je de kernschaduw vindt, en aan de zijkanten de halfschaduw gebieden. Deze zijn in dit figuur met donkerblauw en lichtblauw aangegeven. b) Er is sprake van zowel een kernschaduw- als twee halfschaduwgebieden. In het veld waar geen licht kan komen, is een kernschaduwgebied te vinden. In de velden waar slecht één van de lichtbronnen wordt geblokkeerd door het voorwerp, is er sprake van een halfschaduwgebied. Je zult in dit figuur, omdat er twee lichtbronnen zijn, ook twee halfschaduwgebieden vinden.   Het prisma breekt een lichtstraal in spectraalkleuren. Wit licht zal worden opgebroken in de kleuren van de regenboog (rood-oranje-geel-groen-blauw-cyaan-violet). De rode spectraalkleur staat boven en de violette spectraalkleur onder. Daartussenin vindt je de rest van de kleuren. De volgorde is belangrijk!