Samenvatting optica bijhorend bij boek Giancoli - Natuurkunde 2
Hoofdstuk 32 tot en met hoofdstuk 35
Spiegelvergelijking, microscopen, telescopen, interferentiepatronen, buiging, LCD, principe van Huygens, ... Gebruikt voor examen fysica 1e bachelor chemie aan UGENT. Er staan op een bepaalde pag...
H32 LICHT: REFLECTIE & BREKING
32.1 Stralenmodel voor licht
32.1.1 Inleiding
Licht: elektromagnetische golven
=> bewegende elektrische ladingen
=> transversale golven (elektrisch en magnetisch veld: loodrecht op elkaar = trilling loodrecht op
voortplantingsbeweging)
=> voorwerp is lichtbron of voorwerp zien we dor licht dat erdoor gereflecteerd wordt
spectrum: UV tot IR, zichtbaar licht rond 500 nm (ROGBIV)
=> zichtbaar licht rond 500 nm
=>UV-zichbaar-IR
=> indringdiepte in materie (behalve radiogolven)
=> E gaat met frequentie mee (f omhoog => E omhoog)
Golflengte van licht: 390 nm (violet) < ƛ <780 nm (rood)
=> c = ƛf
=> c=2,99799 x 10^8 m/s (vacuum, universele constante)
=> In materie: v < c (v = lichtsnelheid in materie)
32.1.2 Stralenmodel van licht (idealisering)
• gaat ervan uit dat licht in rechtlijnige banen beweegt (=lichtstralen)
• Beperken tot zichtbaar licht
• Lichtstraal is een manier om een zeer nauwe bundel licht voor te stellen
• Voorwerp zien = het licht bereikt onze ogen vanaf elk punt op het voorwerp
(geen afbuiging)
• Geometrische optica (hoeken + rechtlijnige stralen)
• We verwaarlozen wat er met licht aan randen van voorwerp gebeurd
32.2 Reflectie: beeldvorming door een vlakke spiegel
32.2.1 Terugkaatsingswet
Invallende lichtstraal op oppervlakte van een voorwerp:
breking, absorptie en reflectie
Invallende en gereflecteerde stralen liggen samen met de
normaal op het oppervlakte in hetzelfde vlak: hoek van
terugkaatsing is gelijk aan hoek van inval
32.2.2 Diffuse terugkaatsing
Invallende lichtstraal op ruw
oppervlak: wordt in alle
richtingen gereflecteerd =
diffusie reflectie
=> terugkaatsingswet blijft
gelden voor elk klein stukje van het oppervlak (normalen op oppervlakten
voor elk stukje wat anders aangezien ruw oppervlakte)
=> voorwerp te zien vanuit veel verschillende hoeken
=> vergeleken met speculaire reflectie (reflectie op een spiegel): licht
bereikt daar alleen je oog wanneer het zich precies bevindt waar de
terugkaatsingswet is voldaan
32.2.3 Beeldvorming door een vlakke spiegel
Elke verzameling uit elkaar lopende stralen die reflecteren tegen de spiegel
en het oog binnengaan lijken vanuit één punt achter de spiegel te komen
(=beeldpunt, stippellijnen op tekening).
=> Bij elk punt op het voorwerp is er een corresponderend beeldpunt
=> afleiding via congruente driehoeken (alle hoeken even groot & zelfde vorm)
1
, ∆ABD en ∆CBD rechthoekig + terugkaatsingswet
=> congruente driehoeken
=> AD = CD
=> beeldafstand di = voorwerpafstand d0
•Beeldafstand is de loodrechte afstand van de spiegel tot het beeld
•Voorwerpafstand is de loodrechte afstand van voorwerp tot spiegel
💡 Virtueel beeld kan je alleen zien, kan niet geprojecteerd
worden
32.3 Beeldvorming door sferische spiegels
32.3.1 Concave en convexe spiegels
convexe = holle spiegel: reflectie vindt plaats aan buitenoppervlak van de sferische vorm => midden van
spiegeloppervlak holt naar kijker toe (in winkel voor diefstal, breder gezichtsveld) ,
Concave = bolle spiegel: reflecterende oppervlakte bevindt zich aan binnenkant van de bol zodat het
spiegeloppervlakte van de kijker weg buigt (make up spiegel)
32.3.2 Brandpunt - brandpuntafstand
💡 we zijn bezig voor een CONCAVE spiegel
Als afstand van voorwerp groot is t.o.v afmeting van spiegel/lens
lopen invallende lichtstralen vrijwel // = paraxiale stralen (invallen
op klein voorwerp) ((∞: precies //)
=> worden gereflecteerd in 1 punt: brandpunt F
=> invallen sferische spiegels: komen niet allemaal in 1
punt samen => sferische spiegel geeft niet zo’n scherp
beeld als een vlakke spiegel maar als de spiegel klein is in
vergelijking met zijn kromtestraal zodat gereflecteerde
lichtstraal slecht een kleine hoek met de invallende lichstraal
maakt : brandpunt F
Hoek CBF = BCF hoek = ϑ
Hoofdas rechte lijn ⟂ op en gaande door het midden van het => ∆CBF gelijkbenig (omdat 2 van
spiegeloppervlak de hoeken gelijk zijn)
=> |CF| = |BF| ≈ | FA| (aanname dat
Brandpunt 1) Beeldpunt van een voorwerp dat op de hoofdas oneindig spiegelopp klein is i.v.t kromtestraal
ver ligt (bv. Beeld van de zon zou daar komen te liggen)
zodat hoeken klein zijn)
2) Waar invallende // stralen na reflectie bij elkaar komen
Brandpuntafstand Afstand tussen brandpunt en midden van de spiegel => CA = 2xFA = r
=> = r/2 (= op deze afstand
Kromtemiddelpunt Middelpunt van de bol waar de spiegel deel van uitmaakt
bevindt zich het beeld)
Kromtestraal Op figuur: r (stippellijn)
• Hoe krommer de spiegel, hoe slechte deze benadering en hoe waziger het beeld => ‘fout’ = sferische
aberratie
• Parabolische reflector: weerkaatst de stralen naar een perfect brandpunt (€€)
2
𝒇
, 32.3.3 Stralendiagrammen: beeld van een voorwerp dat niet ∞ ver ligt
O = object, stralen vertrekken op figuur vanaf O’: 3 types stralen
Straal 1 valt // in aan hoofdas en wordt weerkaatst door het brandpunt
Straal 2 valt in door het brandpunt en weerkaatst // aan hoofdas
Straal 3 valt ⟂ op oppervlak door kromtemiddelpunt C => weerkaatst
door C (ϑ=0)
Plaats van beeld construeren d.m.v deze types stralen
=> divergerende stralen vallen in op oog, convergerende stralen leiden
tot een wazig beeld
32.3.4 Spiegelvergelijking en vergroting
MAP (afleiding)
Laterale (=lineaire) vergroting m: hoogte beeld /
hoogte voorwerp
💡 minteken toegevoegd op grond van conventie
=> hi + als beeld rechtop staat
=> hi - als het t.o.v vw andersom staat
=> h0 +
Spiegelvergelijking => d0 + als voorwerp zich voor de spiegel bevindt = reële
ruimte (r>0)
=> di + als beeld zich aan andere kant van invallende
lichtstralen bevindt
=> m + voor rechtopstaand beeld
=> m - voor omgekeerd beeld
Virtueel, rechtop en
vergroot beeld
💡 wanneer het voorwerp zich tussen concave
spiegel en F ervan bevindt (d0<f) is het beeld
altijd rechtop en verticaal.
💡 altijd sferische abberatie, tenzij we
aannemen dat de afmeting van de spiegel klein
is in vergelijk met zijn kromtestraal
💡 als vw op plaats van beeld wordt gezet
komt het nieuwe beeld op het plaats van het
oude voorwerp (symmetrische
spiegelvergelijking)
3
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur hannahmeuleman. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €4,99. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
