6.1 Elektromagnetische straling
Als je telefoon zendt, loopt wisselstroom door antenne. Elektronen bewegen in
antenne met hoge frequentie heen en weer. Hierdoor ontstaan elektromagnetische
golven die met zeer hoge snelheid bij de antenne vandaan bewegen.
Als elektromagnetische golven bij zendmast aankomen, komen elektronen daar ook
in beweging: elektronen in antenne van zendmast gaan in hetzelfde tempo op en
neer bewegen als elektronen in telefoonantenne. Er ontstaat wisselstroom met
dezelfde frequentie als wisselstroom in telefoonantenne. Op die manier kunnen
signalen worden doorgegeven van telefoon naar zendmast.
Elektromagnetische golven bewegen net als watergolven van de bron af. Ook zijn er
verschillen:
- Elektromagnetische golven bewegen niet in één vlak zoals een watergolf,
maar in alle richtingen.
- Elektromagnetische golven zijn geen trillingen in een stof zoals water of lucht,
maar planten zich zelfstandig voort, ook door een vacuüm.
- Elektromagnetische golven in vacuüm altijd dezelfde snelheid: 3,0∙108 m/s=
lichtsnelheid (c). Lichtsnelheid in lucht is bijna gelijk aan die in vacuüm.
Het aantal golven dat in 1 sec. voorbij komt= frequentie van golf. De afstand tussen
2 golftoppen/dalen= golflengte.
De soorten elektromagnetische straling zijn geordend op golflengte. Er ontstaat dan
een elektromagnetisch spectrum. De eigenschappen van elektromagnetische
straling wordt bepaald door de golflengte. Licht is de enige soort elektromagnetische
straling die je kunt zien, alle anderen zijn voor mensen onzichtbaar.
Als straling wordt geabsorbeerd, komt de energie van de straling vrij. De
stralingsenergie wordt omgezet in warmte.
Sommige soorten straling hebben nog ander effect: hun stralingsenergie kan stoffen
afbreken. Ultraviolette straling in zonlicht maakt kleurstofmoleculen kapot. -> kleuren
verbleken. Uv-straling kan ook schade veroorzaken aan DNA in je huidcellen.
Straling die moleculen kapot kan maken, wordt ioniserende straling genoemd.
Radiogolven, ir-straling en licht zijn niet ioniserend. Uv-straling is zwak ioniserend en
röntgenstraling en gammastraling zijn sterk ioniserend.
Dat een zonnezeil gaat bewegen als er licht op valt, is minder vanzelfsprekend dan
het lijkt: licht heeft namelijk geen massa.
Rond 1900 stelde Duitse natuurkundige Max Planck voor om elektromagnetische
straling te zien als soort deeltjes of ‘energiepakketjes’. Deze kregen naam foton. De
kracht van fotonen die botsen, hangt volgens deze theorie alleen af van de energie
van deze fotonen. Natuurkundigen weten nu dat licht eigenschappen heeft van
zowel een deeltje als een golf.
, 6.2 Licht en lenzen
Licht beweegt langs rechte lijnen. Maar als het onder een hoek op een stuk glas of
andere doorzichtige stof valt, verandert het van richting= lichtbreking.
Een brandglas kan het licht breken. De lens is in het midden dikker dan aan de
randen= een bolle of positieve lens. Voordat de lichtstralen van de zon op de lens
vallen, lopen ze evenwijdig aan de hoofdas= lijn die door het midden van de lens
loopt, loodrecht op de lens. Na de lens bewegen de lichtstralen naar elkaar toe en
ontmoeten elkaar in het brandpunt (F). De afstand tussen het midden van de lens en
het brandpunt F wordt de brandpuntsafstand f genoemd. De brandpuntsafstand is
een belangrijke eigenschap van een lens. Hoe kleiner de brandpuntsafstand is, des
te sterker breekt de lens het licht.
Met een positieve lens kun je een voorwerp afbeelden op een scherm, bijv. bij foto
maken. Een lens in de camera beeldt de wereld voor de lens verkleind af op een
lichtgevoelige beeldchip.
Als je een foto neemt, valt er licht van het voorwerp op de lens. Meestal
gereflecteerd licht, soms wordt het door het voorwerp zelf uitgezonden, zoals bij een
lamp. De lens zorgt ervoor dat licht uit één punt van het voorwerp ook weer in één
punt bij elkaar komt. Dat punt noem je het beeldpunt B van het voorwerpspunt V.
Als de beeldchip op de juiste afstand van de lens staat, krijg je een scherpe foto.
Zo’n foto bestaat uit beeldpunten die elkaar niet overlappen. Anders bestaat een foto
uit kleine cirkeltjes die elkaar gedeeltelijk overlappen.
Bij het scherpstellen van een camera stem je twee afstanden op elkaar af:
1. de afstand tussen de lens en het voorwerp; dit is de voorwerpsafstand v.
2. de afstand tussen de lens en het beeld; dit is de beeldafstand b.
Je kunt beeldafstand ook bepalen door tekening op schaal te maken= beeld
construeren. Je maakt daarbij gebruik van twee constructiestralen:
- Constructiestraal 1 gaat vanaf het voorwerp door het midden van de lens en
verandert daarbij niet van richting.
- Constructiestraal 2 loopt tussen het voorwerp en de lens evenwijdig aan de
hoofdas. Na de lens gaat deze lichtstraal door het brandpunt F van de lens.
In figuur 4 is getekend hoe je het beeld van een voorwerp construeert:
1 Teken de lens en de hoofdas. Teken het brandpunt op de juiste afstand van de
lens en zet er de letter F bij.
2 Teken het voorwerp als een pijl V1V2 op de juiste afstand voor de lens. V2 ligt op
de hoofdas, V1 daarboven.
3 Teken de twee constructiestralen vanuit V1. Teken het beeldpunt B1 waar de
constructiestralen samenkomen.
4 Teken het beeld als een pijl B1B2. B2 ligt op de hoofdas, B1 daaronder. Het beeld
staat dus ondersteboven vergeleken met het voorwerp.
Als je telefoon zendt, loopt wisselstroom door antenne. Elektronen bewegen in
antenne met hoge frequentie heen en weer. Hierdoor ontstaan elektromagnetische
golven die met zeer hoge snelheid bij de antenne vandaan bewegen.
Als elektromagnetische golven bij zendmast aankomen, komen elektronen daar ook
in beweging: elektronen in antenne van zendmast gaan in hetzelfde tempo op en
neer bewegen als elektronen in telefoonantenne. Er ontstaat wisselstroom met
dezelfde frequentie als wisselstroom in telefoonantenne. Op die manier kunnen
signalen worden doorgegeven van telefoon naar zendmast.
Elektromagnetische golven bewegen net als watergolven van de bron af. Ook zijn er
verschillen:
- Elektromagnetische golven bewegen niet in één vlak zoals een watergolf,
maar in alle richtingen.
- Elektromagnetische golven zijn geen trillingen in een stof zoals water of lucht,
maar planten zich zelfstandig voort, ook door een vacuüm.
- Elektromagnetische golven in vacuüm altijd dezelfde snelheid: 3,0∙108 m/s=
lichtsnelheid (c). Lichtsnelheid in lucht is bijna gelijk aan die in vacuüm.
Het aantal golven dat in 1 sec. voorbij komt= frequentie van golf. De afstand tussen
2 golftoppen/dalen= golflengte.
De soorten elektromagnetische straling zijn geordend op golflengte. Er ontstaat dan
een elektromagnetisch spectrum. De eigenschappen van elektromagnetische
straling wordt bepaald door de golflengte. Licht is de enige soort elektromagnetische
straling die je kunt zien, alle anderen zijn voor mensen onzichtbaar.
Als straling wordt geabsorbeerd, komt de energie van de straling vrij. De
stralingsenergie wordt omgezet in warmte.
Sommige soorten straling hebben nog ander effect: hun stralingsenergie kan stoffen
afbreken. Ultraviolette straling in zonlicht maakt kleurstofmoleculen kapot. -> kleuren
verbleken. Uv-straling kan ook schade veroorzaken aan DNA in je huidcellen.
Straling die moleculen kapot kan maken, wordt ioniserende straling genoemd.
Radiogolven, ir-straling en licht zijn niet ioniserend. Uv-straling is zwak ioniserend en
röntgenstraling en gammastraling zijn sterk ioniserend.
Dat een zonnezeil gaat bewegen als er licht op valt, is minder vanzelfsprekend dan
het lijkt: licht heeft namelijk geen massa.
Rond 1900 stelde Duitse natuurkundige Max Planck voor om elektromagnetische
straling te zien als soort deeltjes of ‘energiepakketjes’. Deze kregen naam foton. De
kracht van fotonen die botsen, hangt volgens deze theorie alleen af van de energie
van deze fotonen. Natuurkundigen weten nu dat licht eigenschappen heeft van
zowel een deeltje als een golf.
, 6.2 Licht en lenzen
Licht beweegt langs rechte lijnen. Maar als het onder een hoek op een stuk glas of
andere doorzichtige stof valt, verandert het van richting= lichtbreking.
Een brandglas kan het licht breken. De lens is in het midden dikker dan aan de
randen= een bolle of positieve lens. Voordat de lichtstralen van de zon op de lens
vallen, lopen ze evenwijdig aan de hoofdas= lijn die door het midden van de lens
loopt, loodrecht op de lens. Na de lens bewegen de lichtstralen naar elkaar toe en
ontmoeten elkaar in het brandpunt (F). De afstand tussen het midden van de lens en
het brandpunt F wordt de brandpuntsafstand f genoemd. De brandpuntsafstand is
een belangrijke eigenschap van een lens. Hoe kleiner de brandpuntsafstand is, des
te sterker breekt de lens het licht.
Met een positieve lens kun je een voorwerp afbeelden op een scherm, bijv. bij foto
maken. Een lens in de camera beeldt de wereld voor de lens verkleind af op een
lichtgevoelige beeldchip.
Als je een foto neemt, valt er licht van het voorwerp op de lens. Meestal
gereflecteerd licht, soms wordt het door het voorwerp zelf uitgezonden, zoals bij een
lamp. De lens zorgt ervoor dat licht uit één punt van het voorwerp ook weer in één
punt bij elkaar komt. Dat punt noem je het beeldpunt B van het voorwerpspunt V.
Als de beeldchip op de juiste afstand van de lens staat, krijg je een scherpe foto.
Zo’n foto bestaat uit beeldpunten die elkaar niet overlappen. Anders bestaat een foto
uit kleine cirkeltjes die elkaar gedeeltelijk overlappen.
Bij het scherpstellen van een camera stem je twee afstanden op elkaar af:
1. de afstand tussen de lens en het voorwerp; dit is de voorwerpsafstand v.
2. de afstand tussen de lens en het beeld; dit is de beeldafstand b.
Je kunt beeldafstand ook bepalen door tekening op schaal te maken= beeld
construeren. Je maakt daarbij gebruik van twee constructiestralen:
- Constructiestraal 1 gaat vanaf het voorwerp door het midden van de lens en
verandert daarbij niet van richting.
- Constructiestraal 2 loopt tussen het voorwerp en de lens evenwijdig aan de
hoofdas. Na de lens gaat deze lichtstraal door het brandpunt F van de lens.
In figuur 4 is getekend hoe je het beeld van een voorwerp construeert:
1 Teken de lens en de hoofdas. Teken het brandpunt op de juiste afstand van de
lens en zet er de letter F bij.
2 Teken het voorwerp als een pijl V1V2 op de juiste afstand voor de lens. V2 ligt op
de hoofdas, V1 daarboven.
3 Teken de twee constructiestralen vanuit V1. Teken het beeldpunt B1 waar de
constructiestralen samenkomen.
4 Teken het beeld als een pijl B1B2. B2 ligt op de hoofdas, B1 daaronder. Het beeld
staat dus ondersteboven vergeleken met het voorwerp.
