edubun
Nederlands
English한국어EspañolPortuguêsFrançaisDeutschItalianoNederlandsРусскийBahasa Indonesia日本語
Home›Natuurkunde

Licht

Schaduwen en rechtlijnige lichtvoortplanting, spiegels, breking en totale terugkaatsing, lenzen en het oog, kleur en prisma's, en de lange zoektocht naar een meting van de lichtsnelheid. Je volgt in het Golflab lichtstralen door glas, water en lenzen met de wet van Snellius en de dunne-lensformule.

Voortgang

Over deze cursus

In 1849 mat Hippolyte Fizeau licht over een heen-en-terugweg van ongeveer 17 km met een draaiend wiel met 720 tanden. Zo komt de lange zoektocht naar de lichtsnelheid aan bod in het laatste van zes hoofdstukken over licht. Daarvoor onderzoek je wat je zelf kunt zien: schaduwen, spiegels, glas, water, lenzen en regenbogen.

Je begint met schaduwen. Bij een totale zonsverduistering bedekt de donkere kern van de maanschaduw vaak een strook van minder dan 50 mijl breed. De bijschaduw beslaat duizend mijl of meer. Daarna volgt terugkaatsing: een vlakke spiegel hoeft maar half zo hoog als jij te zijn om je hele lichaam te tonen. Bij breking kan licht in diamant alleen ontsnappen als het binnen 24.4° van de normaal op het oppervlak valt. Daarom schitteren diamanten. Bij lenzen en het oog stijgt de oogsterkte van ongeveer 50 naar 54 dioptrie om op een boek op 25 cm scherp te stellen. Bij kleur heeft kroonglas een brekingsindex van 1.530 voor violet licht bij 410 nm en 1.512 voor rood bij 660 nm. Violet buigt dus sterker af. Het golflab tekent stralen met de wet van Snellius en de dunne-lensformule. Verklein de lamp tot een punt en de bijschaduw verdwijnt. Versleep de voorwerppijl voorbij 2F en zie het beeld kleiner worden.

Dispersie is niet altijd gewenst. OpenStax merkt op dat wit licht door een glasvezel in de tijd zou uitwaaieren. Dat is één reden waarom glasvezelnetwerken lasers gebruiken.

Voor je begint

Breking en kleur worden begrijpelijker als je golflengte al kent uit Golven en geluid. De hoofdstukken met lichtstralen over schaduwen en spiegels staan wel op zichzelf. Bij enkele vragen gebruik je sinus en de lensformule. Goniometrie is daarom nuttige achtergrond, naast een rekenmachine.

Als je klaar bent

Na afloop kun je met gelijkvormige driehoeken de breedte van een schaduw berekenen, uitleggen waarom een passpiegel maar half zo hoog hoeft te zijn als jij en de grenshoek van diamant vinden. Je kunt bepalen waar een lens een beeld vormt, de sterkte van het oog in dioptrieën uitdrukken, vertellen waar de Zon moet staan voor een regenboog en Fizeaus meting van de lichtsnelheid met een tandwiel volgen.

  1. 1Licht reist in rechte lijnen: schaduwenBij een totale zonsverduistering bedekt het donkere midden van de maanschaduw vaak een strook van minder dan 50 mijl breed. De gedeeltelijke schaduw is daarentegen duizend mijl of meer breed.
  2. 2Terugkaatsing en spiegelsOm je hele lichaam in een vlakke spiegel te zien, hoeft de spiegel maar half zo hoog te zijn als jij, ongeacht waar je staat.
  3. 3Breking en totale terugkaatsingLicht binnen een diamant kan alleen ontsnappen als het het oppervlak raakt onder een hoek van hoogstens 24.4° met de normaal. Daardoor schitteren diamanten.
  4. 4Lenzen en het oogJe oog stelt scherp op een boek op 25 cm door zijn sterkte van ongeveer 50 naar 54 dioptrie te verhogen: een verandering van 8%.
  5. 5Kleur, prisma's en regenbogenKroonglas buigt violet licht van 410 nm iets sterker af dan rood licht van 660 nm. Dat komt doordat de brekingsindex voor violet 1.530 is en voor rood 1.512.
  6. 6De lichtsnelheid metenIn 1849 mat Hippolyte Fizeau de reistijd van licht over een heen- en terugreis van ongeveer 17 km met een draaiend wiel van 720 tanden.

Verwante cursussen

  • Beweging
    Positie, baanafstand, snelheid en versnelling, daarna vallende en vliegende voorwerpen. Het bewegingslab lanceert een bal op Aarde, Maan of Mars en berekent voor je ogen tijd, hoogte en bereik.
  • Krachten
    Duwen, trekken, wrijving en zwaartekracht, en de drie wetten waarmee Newton kracht aan beweging koppelde. Laat in de bewegingssimulatie een slinger op de Aarde, de Maan of Mars bewegen en vergelijk de gemeten tijd met de formule.
  • Energie
    Arbeid, kinetische energie, potentiële energie, energiebehoud en vermogen, met uitgewerkte berekeningen. Het energielab laat een achtbaan rijden met energiebalken en een wrijvingsschuif. Je kunt er ook een last duwen of optillen om de arbeid en het vermogen te bekijken.
  • Golven en geluid
    Wat een golf is, hoe golflengte, frequentie en snelheid samenhangen, hoe geluid reist, hoe golven worden opgeteld, waarom snaren en buizen vaste tonen laten horen, en het elektromagnetische spectrum. Je bekijkt in het Golflab touwen, veren, geluid in een buis, golfbakken en staande golven die worden berekend met dezelfde formules als in de lessen.
Bronnen van deze cursus (16)
  • OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 25.2 The Law of Reflection (θr = θi, diffuse vs mirror reflection, image as far behind the mirror)
  • 25.3 The Law of Refraction (Roemer 1676 data -> 2.26 × 10⁸ m/s, about 25% low; Michelson rotating mirrors with a fixed mirror 35 km away, 0.04%; c = 2.99792458 × 10⁸ m/s; n = c/v; Table 25.1 air 1.000293, water 1.333, ice 1.309, crown glass 1.52, flint 1.66, polystyrene 1.49, zircon 1.923, diamond 2.419; Snell's law; 30.0° -> 22.0° gives 1.33; air to diamond 30.0° -> 11.9°; zircon 1.56 × 10⁸ m/s; Ibn Sahl 984; Snell 1580 to 1626; lawn-mower analogy)
  • 25.4 Total Internal Reflection (mirror more than 90%; θc = sin⁻¹(n2/n1); polystyrene 42.2°, water 48.6°, diamond 24.4°; fibre optics, cladding; corner reflectors on bicycles and on the Moon; binoculars)
  • 25.5 Dispersion (Kamal al-Din al-Farisi 1267 to 1319, camera obscura and a water-filled glass vessel; Theodoric of Freiberg; Ibn al-Haytham; about six rainbow colours; Table 25.2 n at 660/610/580/550/470/410 nm; violet bent most; rainbow seen looking away from the Sun; secondary rainbow from two reflections; lasers disperse little)
  • 25.6 Image Formation by Lenses (ray tracing rules, P = 1/f in diopters, 1/do + 1/di = 1/f, m = −di/do, 0.750 m object and f = 0.500 m -> 1.50 m and m = −2.00, magnifier do 7.50 cm -> di −30.0 cm and m = 4.00, Table 25.3 three cases)
  • 26.1 Physics of the Eye (cornea and lens act as one thin lens, most bending at the cornea, cornea n 1.38, lens-to-retina 2.00 cm, near point 25 cm, power 50.0 D to 54.0 D, hair 1.20 × 10⁻² cm at 60.0 cm)
  • 27.3 (Young 1801)
  • NASA science.nasa.gov/eclipses/geometry (umbra, penumbra; typical umbral path may be less than 50 miles wide, penumbra a thousand miles or more) and nasa.gov image article Diagram of Umbra and Penumbra (umbra shrinks, penumbra grows away from the Sun)
  • NASA Visible Light page (Newton 1665 prism experiment, 380 to 700 nm)
  • Royal Society, Fara 2015 commentary on Newton (1672) New Theory about Light and Colours (royalsocietypublishing.org/rsta/article/373/2039/20140213)
  • NIST Meter page (Evenson group 299 792 456.2 ± 1.1 m/s; 1983 definition fixes c = 299 792 458 m/s) and NIST J. Res. 1972 measurement (tf.nist.gov/general/pdf/527.pdf)
  • APS News July 2010, Fizeau (Galileo lanterns; Roemer 1676; Fizeau 1849, 313 300 km/s, about 5% high)
  • Wikipedia Fizeau's measurement (8633 m, 720 notches, 25.2 turns per second -> 313 274 304 m/s, 4.5% high) and Speed of light (Galileo proposal 1638; Foucault 1862 298 000 ± 500 km/s, −0.60%; Michelson 1926 299 796 ± 4 km/s)
  • Baez and DESY "How is the speed of light measured?" (same table)
  • NASA Moon Fact Sheet (mean distance 384 400 km)
  • IAU 2012 astronomical unit 149 597 870 700 m.

Geraadpleegd: 2026-10-17