Fysica samenvatting
H1: Licht reflectie en breking
Def. breking = richtingsverandering van een golf door de overgang naar een ander medium.
Def. terugkaatsing = richtingsverandering van een golf aan een grensvlak waarbij de golf in
hetzelfde medium blijft.
Reflectie en breking van lichtstralen:
- i is de invalshoek
→ vaak 90° - gegeven hoek doen, MOET tegenover de normaal zijn
- t is de terugkaatsingshoek
- r is de brekingshoek
- straal kan in hetzelfde medium blijven of gaat over naar een ander medium
-
Wet van de terugkaatsing:
1) invallende, gereflecteerde en de normaal moeten in 1 vlak liggen
2) invalshoek moet gelijk zijn aan de terugkaatsingshoek (i=t)
Wet van breking:
1) invallende, gebroken en de normaal moeten in 1 vlak liggen
𝑠𝑖𝑛(𝑖)
2) 𝑠𝑖𝑛(𝑟)
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡
→ dit is afhankelijk van de middenstoffen
Diffuse reflectie:
- ook bij reflectie door een ruw oppervlak is deze wet geldig
- op elke oneffenheid wordt iets teruggekaatst & gaan stralen alle kanten op
-
1
,Absolute brekingsindex van een middenstof:
- is altijd tegenover vacuüm, n is altijd groter dan 1
1) ijl naar dicht:
- breking naar de normaal toe (bv. van lucht naar water)
- gaat van een kleine brekingsindex naar een grote n
-
2) dicht naar ijl:
- breking van de normaal weg (bv. van water naar lucht)
- gaat van een grote brekingsindex naar een kleine n
-
Lichtsnelheid (v):
- in vacuüm is constant, c = 3.00 * 108 m/s
De voortplantingssnelheid van licht in een middenstof is kleiner dan in vacuüm:
- lichtsnelheid in vacuüm c = vlucht
- lichtsnelheid v in een ander medium is v < c
Brekingsindex (n):
𝑐 𝑙𝑖𝑐ℎ𝑡𝑠𝑛𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑖𝑛 𝑣𝑎𝑐𝑢ü𝑚
- 𝑛 =
𝑣
= 𝑙𝑖𝑐ℎ𝑡𝑠𝑛𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑖𝑛 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑢𝑚 , heeft geen eenheid
- bij inval in een ander medium veranderen de golflengte en de snelheid, de frequentie
van de golf verandert niet
Wet van Snellius:
- 𝑛1 * 𝑠𝑖𝑛(𝑖) = 𝑛2 * 𝑠𝑖𝑛(𝑟)
2
,Totale inwendige reflectie:
- dicht naar ijl dus breking van de normaal weg
- gebeurt als de brekingshoek > invalshoek
→ als i > g is er geen breking maar totale inwendige reflectie (blijft in optisch dicht
medium)
- brekingshoek mag max. 90 ° zijn → invalshoek = grenshoek
𝑛
- i = igrens en r = 90 °, uit de wet van Snellius volgt: 𝑖
𝑔𝑟𝑒𝑛𝑠
= 𝐵𝑔𝑠𝑖𝑛( 𝑛2 )
1
→ voor alle hoeken i > igrens is er enkel totale weerkaatsing
-
Toepassing:
- transport van licht
- diamant slijpen
- verrekijker
- sierlamp
- endoscopie
Het zichtbaar licht:
- bestaat uit de kleuren van de regenboog met golflengte 400 nm tot 750 nm
→ ROGGBIV, rood oranje geel groen blauw indigo violet (nrood < nviolet)
→ kleuren zijn vaak een combinatie van golflengtes
Continu spectrum:
- krijg je als wit licht invalt
Spectrum van dat element:
- is als het licht van een spectraallamp invalt krijg je alle samenstellende kleuren
3
, H2: Trillingen
Oorzaak van een trilling:
- terugroep kracht: 𝐹 = − 𝑘 * 𝑥
→ F is de terugroep kracht (N)
→ k is de veerconstante (N/m)
→ x is de uitwijking met de evenwichtsstand (m)
- is een enkelvoudige harmonische beweging zonder wrijving
Parameters van een enkelvoudige harmonische beweging:
1) amplitude:
- = de maximale uitwijking, het is de verplaatsing tussen -A en +A
- is ALTIJD positief
- eenheid is meter
2) cyclus:
- = een herhaling van steeds dezelfde beweging
3) periode (T):
- = de tijd die nodig is voor 1 volledige cyclus
2*π 𝑚 1
- 𝑇= 𝑤
=2* π* 𝑘
= 𝑓
- eenheid is seconde
4) frequentie (f):
- = het aantal cycli per seconde
1 𝑤 1 𝑘
- 𝑓= 𝑇
= 2*π
= 2*π
* 𝑚𝑡𝑜𝑡
- eenheid is hertz
5) cirkelfrequentie:
2*π 𝑘
- 𝑤= 𝑇
= 2 * π* 𝑓= 𝑚
- eenheid is s-1
6) fase:
- = duidt op de beginpositie van x op het ogenblik t = 0
- 𝑓𝑎𝑠𝑒 = 𝑤 * 𝑡 + θ
- Ө is de beginfase bij tijdstip 0
Energie van een enkelvoudige harmonische beweging:
- potentiële energie door de terugroep kracht:
1 2
→𝐸 = 2
* 𝑘 *𝑥
𝑝𝑜𝑡
- kinetische energie door de beweging:
1 2
→𝐸 = 2
* 𝑚 *𝑣
𝑘𝑖𝑛
- totale (mechanische) energie:
1 2 1
→𝐸 = 2
* 𝑘 *𝐴 = 2
* 𝑚 * 𝑤² * 𝐴²
𝑡𝑜𝑡
4
H1: Licht reflectie en breking
Def. breking = richtingsverandering van een golf door de overgang naar een ander medium.
Def. terugkaatsing = richtingsverandering van een golf aan een grensvlak waarbij de golf in
hetzelfde medium blijft.
Reflectie en breking van lichtstralen:
- i is de invalshoek
→ vaak 90° - gegeven hoek doen, MOET tegenover de normaal zijn
- t is de terugkaatsingshoek
- r is de brekingshoek
- straal kan in hetzelfde medium blijven of gaat over naar een ander medium
-
Wet van de terugkaatsing:
1) invallende, gereflecteerde en de normaal moeten in 1 vlak liggen
2) invalshoek moet gelijk zijn aan de terugkaatsingshoek (i=t)
Wet van breking:
1) invallende, gebroken en de normaal moeten in 1 vlak liggen
𝑠𝑖𝑛(𝑖)
2) 𝑠𝑖𝑛(𝑟)
= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡
→ dit is afhankelijk van de middenstoffen
Diffuse reflectie:
- ook bij reflectie door een ruw oppervlak is deze wet geldig
- op elke oneffenheid wordt iets teruggekaatst & gaan stralen alle kanten op
-
1
,Absolute brekingsindex van een middenstof:
- is altijd tegenover vacuüm, n is altijd groter dan 1
1) ijl naar dicht:
- breking naar de normaal toe (bv. van lucht naar water)
- gaat van een kleine brekingsindex naar een grote n
-
2) dicht naar ijl:
- breking van de normaal weg (bv. van water naar lucht)
- gaat van een grote brekingsindex naar een kleine n
-
Lichtsnelheid (v):
- in vacuüm is constant, c = 3.00 * 108 m/s
De voortplantingssnelheid van licht in een middenstof is kleiner dan in vacuüm:
- lichtsnelheid in vacuüm c = vlucht
- lichtsnelheid v in een ander medium is v < c
Brekingsindex (n):
𝑐 𝑙𝑖𝑐ℎ𝑡𝑠𝑛𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑖𝑛 𝑣𝑎𝑐𝑢ü𝑚
- 𝑛 =
𝑣
= 𝑙𝑖𝑐ℎ𝑡𝑠𝑛𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑖𝑛 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑢𝑚 , heeft geen eenheid
- bij inval in een ander medium veranderen de golflengte en de snelheid, de frequentie
van de golf verandert niet
Wet van Snellius:
- 𝑛1 * 𝑠𝑖𝑛(𝑖) = 𝑛2 * 𝑠𝑖𝑛(𝑟)
2
,Totale inwendige reflectie:
- dicht naar ijl dus breking van de normaal weg
- gebeurt als de brekingshoek > invalshoek
→ als i > g is er geen breking maar totale inwendige reflectie (blijft in optisch dicht
medium)
- brekingshoek mag max. 90 ° zijn → invalshoek = grenshoek
𝑛
- i = igrens en r = 90 °, uit de wet van Snellius volgt: 𝑖
𝑔𝑟𝑒𝑛𝑠
= 𝐵𝑔𝑠𝑖𝑛( 𝑛2 )
1
→ voor alle hoeken i > igrens is er enkel totale weerkaatsing
-
Toepassing:
- transport van licht
- diamant slijpen
- verrekijker
- sierlamp
- endoscopie
Het zichtbaar licht:
- bestaat uit de kleuren van de regenboog met golflengte 400 nm tot 750 nm
→ ROGGBIV, rood oranje geel groen blauw indigo violet (nrood < nviolet)
→ kleuren zijn vaak een combinatie van golflengtes
Continu spectrum:
- krijg je als wit licht invalt
Spectrum van dat element:
- is als het licht van een spectraallamp invalt krijg je alle samenstellende kleuren
3
, H2: Trillingen
Oorzaak van een trilling:
- terugroep kracht: 𝐹 = − 𝑘 * 𝑥
→ F is de terugroep kracht (N)
→ k is de veerconstante (N/m)
→ x is de uitwijking met de evenwichtsstand (m)
- is een enkelvoudige harmonische beweging zonder wrijving
Parameters van een enkelvoudige harmonische beweging:
1) amplitude:
- = de maximale uitwijking, het is de verplaatsing tussen -A en +A
- is ALTIJD positief
- eenheid is meter
2) cyclus:
- = een herhaling van steeds dezelfde beweging
3) periode (T):
- = de tijd die nodig is voor 1 volledige cyclus
2*π 𝑚 1
- 𝑇= 𝑤
=2* π* 𝑘
= 𝑓
- eenheid is seconde
4) frequentie (f):
- = het aantal cycli per seconde
1 𝑤 1 𝑘
- 𝑓= 𝑇
= 2*π
= 2*π
* 𝑚𝑡𝑜𝑡
- eenheid is hertz
5) cirkelfrequentie:
2*π 𝑘
- 𝑤= 𝑇
= 2 * π* 𝑓= 𝑚
- eenheid is s-1
6) fase:
- = duidt op de beginpositie van x op het ogenblik t = 0
- 𝑓𝑎𝑠𝑒 = 𝑤 * 𝑡 + θ
- Ө is de beginfase bij tijdstip 0
Energie van een enkelvoudige harmonische beweging:
- potentiële energie door de terugroep kracht:
1 2
→𝐸 = 2
* 𝑘 *𝑥
𝑝𝑜𝑡
- kinetische energie door de beweging:
1 2
→𝐸 = 2
* 𝑚 *𝑣
𝑘𝑖𝑛
- totale (mechanische) energie:
1 2 1
→𝐸 = 2
* 𝑘 *𝐴 = 2
* 𝑚 * 𝑤² * 𝐴²
𝑡𝑜𝑡
4
