H26 : Geometrische optica
Dualiteit van licht
Licht is een elektro-magnetische golf
Fysische optica
Maxwell: vlakke lineair gepolariseerde transversale golf met snelheid in vacuüm c = 1/ √ε 0 μ 0
golfmodel
Afmetingen objecten spleten ≤ λ
Verklaring:
- Terugkaatsing, breking
- Buiging
- Interferentie
- Polarisatie
Geometrische optica
Licht bestaat uit een stroom van discrete deeltjes (=fotonen) met stuk voor stuk een welbepaalde energie (gekwantiseerd door
Einstein E = hf)
stralenmodel
Afmetingen objecten spleten >> λ
Verklaring:
- Terugkaatsing, breking
- Beeldvorming:
o Spiegels
o Dunne lenzen
Terugkaatsing of reflectie van licht
Terugkaatsingswet: bij spiegelterugkaatsing geldt: de invalshoek is gelijk aan de gebroken of uittredende hoek van de straal:
θ i = θ r met
θ i de invalshoek: de hoek tussen de invallende straal en de normaal
θ r de uittredende hoek: de hoek tussen de uittredende straal en de normaal
Er zijn weer twee gevallen te onderscheiden:
- Spiegelterugkaatsing: reflectie van licht op een vlak oppervlak in eenzelfde richting
bv: glad oppervlak door nat wegdek stralen naar aankomende chauffeur
- Diffuse terugkaatsing: reflectie van licht op een ruw oppervlak in verschillende richtingen.
bv: ruw oppervlak bij droog wegdek stralen naar alle kanten
Breking of refractie van het licht
sinθ 1 / v1 = sin θ 2 / v2
Brekingsindex n is een materiaaleigenschap en bepaalt de snelheid van licht v in een medium:
v = c/n
brekingsindex lucht = 1
wet van Snellius:
n1 sinθ 1 = n2 sin θ 2
wanneer een straal invalt in een medium waar zijn snelheid vermindert (grotere n) afbuiging naar normaal
wanneer een straal invalt in een medium waar zijn snelheid vergroot (kleinere n) afbuiging weg van normaal
als n1 = n2, geen afbuiging
verschil n1 en n2 groter grotere verandering in voortplantingsrichting
wanneer een straal invalt in een medium volgens de normaal op het oppervlak, wordt deze niet afgebogen
atmosferische breking:
- hoe verder een luchtlaag van de aarde verwijderd is, hoe ijler de lucht
- ster zendt licht uit, afbuiging op opeenvolgende luchtlagen naar de normaal toe de ster lijkt hoger te staan dan
hij echt staat
- de grootte van de afwijking: afhankelijk van de plaats van de ster. Als de ster aan de horizon staat, is de afwijking
het grootst.
Dualiteit van licht
Licht is een elektro-magnetische golf
Fysische optica
Maxwell: vlakke lineair gepolariseerde transversale golf met snelheid in vacuüm c = 1/ √ε 0 μ 0
golfmodel
Afmetingen objecten spleten ≤ λ
Verklaring:
- Terugkaatsing, breking
- Buiging
- Interferentie
- Polarisatie
Geometrische optica
Licht bestaat uit een stroom van discrete deeltjes (=fotonen) met stuk voor stuk een welbepaalde energie (gekwantiseerd door
Einstein E = hf)
stralenmodel
Afmetingen objecten spleten >> λ
Verklaring:
- Terugkaatsing, breking
- Beeldvorming:
o Spiegels
o Dunne lenzen
Terugkaatsing of reflectie van licht
Terugkaatsingswet: bij spiegelterugkaatsing geldt: de invalshoek is gelijk aan de gebroken of uittredende hoek van de straal:
θ i = θ r met
θ i de invalshoek: de hoek tussen de invallende straal en de normaal
θ r de uittredende hoek: de hoek tussen de uittredende straal en de normaal
Er zijn weer twee gevallen te onderscheiden:
- Spiegelterugkaatsing: reflectie van licht op een vlak oppervlak in eenzelfde richting
bv: glad oppervlak door nat wegdek stralen naar aankomende chauffeur
- Diffuse terugkaatsing: reflectie van licht op een ruw oppervlak in verschillende richtingen.
bv: ruw oppervlak bij droog wegdek stralen naar alle kanten
Breking of refractie van het licht
sinθ 1 / v1 = sin θ 2 / v2
Brekingsindex n is een materiaaleigenschap en bepaalt de snelheid van licht v in een medium:
v = c/n
brekingsindex lucht = 1
wet van Snellius:
n1 sinθ 1 = n2 sin θ 2
wanneer een straal invalt in een medium waar zijn snelheid vermindert (grotere n) afbuiging naar normaal
wanneer een straal invalt in een medium waar zijn snelheid vergroot (kleinere n) afbuiging weg van normaal
als n1 = n2, geen afbuiging
verschil n1 en n2 groter grotere verandering in voortplantingsrichting
wanneer een straal invalt in een medium volgens de normaal op het oppervlak, wordt deze niet afgebogen
atmosferische breking:
- hoe verder een luchtlaag van de aarde verwijderd is, hoe ijler de lucht
- ster zendt licht uit, afbuiging op opeenvolgende luchtlagen naar de normaal toe de ster lijkt hoger te staan dan
hij echt staat
- de grootte van de afwijking: afhankelijk van de plaats van de ster. Als de ster aan de horizon staat, is de afwijking
het grootst.
