H1. Optica
1. Lichtbreking
Lichtsnelheid (c):
▪ c = 3,00 . 108 m/s
▪ Is geen constante
→ De snelheid 3,00 . 108 m/s is enkel geldig in het vacuüm/niets
→ Van zodra licht zich in een transparante medium (bv. in lucht, water, glas,…) zal het een
beetje afgeremd worden
De brekingsindex (n):
▪ = De verhouding van de lichtsnelheid in het vacuüm tot de snelheid in een bepaald materiaal
▪ Geeft de mate weer waarin licht wordt afgeremd door de stof waarin het licht zich
voortbeweegt
▪ Is voor elke stof anders
▪ Is geen constante → de brekingsindex is afhankelijk van de golflengte van het licht
▪ n = c/v → betekenis: de brekingsindex van een stof = de snelheid die het licht heeft in het
vacuüm gedeeld door de snelheid die het licht heeft in de stof
▪ De brekingsindex van een stof kan nooit kleiner dan 1 zijn (n > 1)
▪ De brekingsindex van het vacuüm = 1 (want 3,00 . 108 m/s : 3,00 . 108 m/s = 1)
Uitleg figuur 1:
• Wanneer een lichtstraal invalt op het grensvlak (horizontale lijn op figuur) tussen beide
stoffen, zal een deel van die stralen reflecteren/weerkaatsen. Het andere deel van de stralen
zal breken (refractie)
• De normaal = een denkbeeldige lijn die loodrecht op het grensvlak tussen beide stoffen
invalt
• De hoek tussen de invallende straal en de normaal is bij weerkaatsing gelijk aan de hoek
tussen de normaal en de weerkaatste straal
• Breking = naar een ander medium gaan maar verder gaan onder een andere hoek
→ De wet van snellius of brekingswet (n1 . sin 01 = n2 . sin 02)
→ Deze wet toont aan dat er een verband is tussen de invalshoek en de brekingshoek
• Als de invallende straal van een minder dens medium (medium met lagere brekingsindex)
naar een medium gaat met een hogere brekingsindex, breekt de straal naar de normaal toe
→ Dus de invalshoek zal groter zijn dan de brekingshoek (t.o.v. de normaal)
,Convergeren = als alle lichtstralen die evenwijdig invallen op een oppervlak in 1 punt samenkomen
Op bepaalde lenzen staat ‘oil’, d.w.z. dat je immersieolie moet gebruiken tussen het dekglaasje en de
lens
➔ nolie = 1,5 en nglas = 1,46 → doordat het bijna hetzelfde is denken lichtstralen dat ze
nog steeds in hetzelfde medium zitten, namelijk het glas van het dekglaasje
➔ Als je deze olie weglaat zullen de lichstralen niet goed worden opgevangen en andere
kanten op gaan i.p.v. dezelfde richting als wanneer de lichtstralen door het glas gaan
→ Dit zal ervoor zorgen dat je niet veel detail kan zien
Totale interne reflectie (figuur 2):
• = Als licht onder een bepaalde hoek (≥ 43°) invalt op het grensvlak van een densere stof (stof
met lagere brekingsindex) dan zal alle licht gereflecteerd worden en dus in dezelfde stof als
waar de lichtbron zich bevindt blijven
• Op een bepaald moment zal de uitvalshoek exact 90° (= de kritische hoek) zijn
→ Wanneer je licht laat invallen onder een nog grotere hoek dan de kritische hoek, heb je
geen refractie/breking meer (enkel nog maar reflectie)
→ DUS: alle licht dat onder de kristische hoek of nog groter dan de kritische hoek invalt op
het grensvlak zal binnen het medium gehouden worden
2. Beeldvorming bij eenvoudige lenzen
Eenvoudige lenzen:
▪ = Hele dunne lenzen
▪ 2 soorten:
1) Positieve lenzen (bolle lenzen):
➢ Zijn centraal dikker dan aan de uiteindes
➢ Hebben minstens 1 convex/bol opperplak
➢ Lichtstralen die evenwijdig invallen op een positieve lens zullen
samenkomen/convergeren in 1 punt (brandpunt F)
→ Convergerende lichtstralen vormen een reëel beeld; als je op F een
papiertje houdt zal je daar je beeld zien staan
2) Negatieve lenzen (holle lenzen):
➢ Zijn centraal dunner dan aan de uiteindes
➢ Hebben minstens 1 concaaf/hol oppervlak
➢ Lichtstralen dat evenwijdig invallen op een negatieve lens zullen
divergeren/uiteengaan
→ Divergerende lichtstralen vormen een virtueel beeld (zoals een spiegel)
Naamgeving van eenvoudige lenzen:
- Biconvex = bol langs beide kanten
- Planconvex = bol aan 1 kant
- Convexe meniscus = aan 1 kant bol en aan de andere
kant hol (centraal dikker)
- Biconcaaf = hol langs beide kanten
- Planconcaaf = hol aan 1 kant
- Concave meniscus = aan 1 kant bol en aan de andere kant hol (dikker aan uiteinden)
, De optische as = een denkbeeldige lijn die loodrecht op het op oppervlak van de lens
staat en die door het midden gaat
a) Stralen die evenwijdig lopen met de optische as en met elkaar convergeren
in het brandpunt F
b) Stralen die niet evenwijdig lopen met de optische as maar wel met elkaar
convergeren ook in 1 punt maar niet in het brandpunt F
Het brandvlak = het vlak dat alle brandpunten bevat
De voorwerpsafstand (do) = de afstand van het object tot aan het centrum van de lens
→ ho = de hoogte van het object
De beeldafstand (di) = de afstrand van het centrum van de lens tot aan het beeld
→ hi = de hoogte van het beeld
De brandpuntafstand (f) = de afstand van centrum van de lens tot aan het brandpunt
→ Geeft het verband weer tussen de voorwerpsafstand en de beeldafstand
→ Tekenconvencties (regels voor bovenstaande formule):
Positieve lens Negatieve lens
f + -
do + +
O en I aan dezelfde kant O en I niet aan dezelfde kant
di - +
→ Laterale of lineaire vergroting (m) van een lens
→ Tekenconvencties (regels voor bovenstaande formule):
O en I in dezelfde richting O en I niet in dezelfde richting
h2 + -
ho + +
Sterkte (P) → dioptrie (D) is de eenheid van sterkte
➔ De sterkte van de lens kan je zien aan de afstand van de brandpuntafstand (f)
▪ Als f een hele korte afstand is heb je een sterke lens
▪ Als f een hele lange afstand is heb je een zwakke lens
➔ → f moet in meter!!
De lenzenmakersvergelijking: → R = de kromtestraal
Wanneer meerdere lenzen gecombineerd worden (bv. in een lichtmicroscoop) vormt het beeld van
de eerste lens het object van de tweede (enzovoort)
→ De totale vergroting is het product van de twee afzonderlijke vergrotingen
Tussenbeeld Eindbeeld
1. Lichtbreking
Lichtsnelheid (c):
▪ c = 3,00 . 108 m/s
▪ Is geen constante
→ De snelheid 3,00 . 108 m/s is enkel geldig in het vacuüm/niets
→ Van zodra licht zich in een transparante medium (bv. in lucht, water, glas,…) zal het een
beetje afgeremd worden
De brekingsindex (n):
▪ = De verhouding van de lichtsnelheid in het vacuüm tot de snelheid in een bepaald materiaal
▪ Geeft de mate weer waarin licht wordt afgeremd door de stof waarin het licht zich
voortbeweegt
▪ Is voor elke stof anders
▪ Is geen constante → de brekingsindex is afhankelijk van de golflengte van het licht
▪ n = c/v → betekenis: de brekingsindex van een stof = de snelheid die het licht heeft in het
vacuüm gedeeld door de snelheid die het licht heeft in de stof
▪ De brekingsindex van een stof kan nooit kleiner dan 1 zijn (n > 1)
▪ De brekingsindex van het vacuüm = 1 (want 3,00 . 108 m/s : 3,00 . 108 m/s = 1)
Uitleg figuur 1:
• Wanneer een lichtstraal invalt op het grensvlak (horizontale lijn op figuur) tussen beide
stoffen, zal een deel van die stralen reflecteren/weerkaatsen. Het andere deel van de stralen
zal breken (refractie)
• De normaal = een denkbeeldige lijn die loodrecht op het grensvlak tussen beide stoffen
invalt
• De hoek tussen de invallende straal en de normaal is bij weerkaatsing gelijk aan de hoek
tussen de normaal en de weerkaatste straal
• Breking = naar een ander medium gaan maar verder gaan onder een andere hoek
→ De wet van snellius of brekingswet (n1 . sin 01 = n2 . sin 02)
→ Deze wet toont aan dat er een verband is tussen de invalshoek en de brekingshoek
• Als de invallende straal van een minder dens medium (medium met lagere brekingsindex)
naar een medium gaat met een hogere brekingsindex, breekt de straal naar de normaal toe
→ Dus de invalshoek zal groter zijn dan de brekingshoek (t.o.v. de normaal)
,Convergeren = als alle lichtstralen die evenwijdig invallen op een oppervlak in 1 punt samenkomen
Op bepaalde lenzen staat ‘oil’, d.w.z. dat je immersieolie moet gebruiken tussen het dekglaasje en de
lens
➔ nolie = 1,5 en nglas = 1,46 → doordat het bijna hetzelfde is denken lichtstralen dat ze
nog steeds in hetzelfde medium zitten, namelijk het glas van het dekglaasje
➔ Als je deze olie weglaat zullen de lichstralen niet goed worden opgevangen en andere
kanten op gaan i.p.v. dezelfde richting als wanneer de lichtstralen door het glas gaan
→ Dit zal ervoor zorgen dat je niet veel detail kan zien
Totale interne reflectie (figuur 2):
• = Als licht onder een bepaalde hoek (≥ 43°) invalt op het grensvlak van een densere stof (stof
met lagere brekingsindex) dan zal alle licht gereflecteerd worden en dus in dezelfde stof als
waar de lichtbron zich bevindt blijven
• Op een bepaald moment zal de uitvalshoek exact 90° (= de kritische hoek) zijn
→ Wanneer je licht laat invallen onder een nog grotere hoek dan de kritische hoek, heb je
geen refractie/breking meer (enkel nog maar reflectie)
→ DUS: alle licht dat onder de kristische hoek of nog groter dan de kritische hoek invalt op
het grensvlak zal binnen het medium gehouden worden
2. Beeldvorming bij eenvoudige lenzen
Eenvoudige lenzen:
▪ = Hele dunne lenzen
▪ 2 soorten:
1) Positieve lenzen (bolle lenzen):
➢ Zijn centraal dikker dan aan de uiteindes
➢ Hebben minstens 1 convex/bol opperplak
➢ Lichtstralen die evenwijdig invallen op een positieve lens zullen
samenkomen/convergeren in 1 punt (brandpunt F)
→ Convergerende lichtstralen vormen een reëel beeld; als je op F een
papiertje houdt zal je daar je beeld zien staan
2) Negatieve lenzen (holle lenzen):
➢ Zijn centraal dunner dan aan de uiteindes
➢ Hebben minstens 1 concaaf/hol oppervlak
➢ Lichtstralen dat evenwijdig invallen op een negatieve lens zullen
divergeren/uiteengaan
→ Divergerende lichtstralen vormen een virtueel beeld (zoals een spiegel)
Naamgeving van eenvoudige lenzen:
- Biconvex = bol langs beide kanten
- Planconvex = bol aan 1 kant
- Convexe meniscus = aan 1 kant bol en aan de andere
kant hol (centraal dikker)
- Biconcaaf = hol langs beide kanten
- Planconcaaf = hol aan 1 kant
- Concave meniscus = aan 1 kant bol en aan de andere kant hol (dikker aan uiteinden)
, De optische as = een denkbeeldige lijn die loodrecht op het op oppervlak van de lens
staat en die door het midden gaat
a) Stralen die evenwijdig lopen met de optische as en met elkaar convergeren
in het brandpunt F
b) Stralen die niet evenwijdig lopen met de optische as maar wel met elkaar
convergeren ook in 1 punt maar niet in het brandpunt F
Het brandvlak = het vlak dat alle brandpunten bevat
De voorwerpsafstand (do) = de afstand van het object tot aan het centrum van de lens
→ ho = de hoogte van het object
De beeldafstand (di) = de afstrand van het centrum van de lens tot aan het beeld
→ hi = de hoogte van het beeld
De brandpuntafstand (f) = de afstand van centrum van de lens tot aan het brandpunt
→ Geeft het verband weer tussen de voorwerpsafstand en de beeldafstand
→ Tekenconvencties (regels voor bovenstaande formule):
Positieve lens Negatieve lens
f + -
do + +
O en I aan dezelfde kant O en I niet aan dezelfde kant
di - +
→ Laterale of lineaire vergroting (m) van een lens
→ Tekenconvencties (regels voor bovenstaande formule):
O en I in dezelfde richting O en I niet in dezelfde richting
h2 + -
ho + +
Sterkte (P) → dioptrie (D) is de eenheid van sterkte
➔ De sterkte van de lens kan je zien aan de afstand van de brandpuntafstand (f)
▪ Als f een hele korte afstand is heb je een sterke lens
▪ Als f een hele lange afstand is heb je een zwakke lens
➔ → f moet in meter!!
De lenzenmakersvergelijking: → R = de kromtestraal
Wanneer meerdere lenzen gecombineerd worden (bv. in een lichtmicroscoop) vormt het beeld van
de eerste lens het object van de tweede (enzovoort)
→ De totale vergroting is het product van de twee afzonderlijke vergrotingen
Tussenbeeld Eindbeeld
