NATUURKUNDE
Keuze-onderwerp: biofysica
Paragraaf 1
Je kan voorwerpen zien doordat licht weerkaatst. Een spiegel weerkaatst een lichtstraal in 1 richtng,
zie B.2a. de meeste niet-spiegelgladde voorwerpen weerkaatsen licht in alle richtngen. Dit heet
diffuse weerkaatsing, zie B.2b. Een deel van het weerkaatste licht valt in je oog. Bijvoorbeeld het
licht van het puntje van de ‘i‘ in fguur B.3, dat in je oog komt, vormt een divergente bundel: de
lichtstralen gaan uit elkaar. De bundel is een heel smal kegeltje met het puntje van de ‘i’ als top en de
pupil van je oog als grondvlak.
In B.4 zie je de schematsche opbouw van je oog. Als het licht in je oog rechtdoor zou gaan, zou er op
het netvlies achter je in je oog een vage lichtvlek ontstaan. Achter de pupil zit de ooglens, die de
lichtstralen knikt (= breking) en de divergerende bundel omzet in een convergente bundel (B.3).
Als je scherp ziet, komen de lichtstralen precies op je netvlies bij elkaar. Alle licht van 1 punt uit je
omgeving (het voorwerpspunt) komt op het netvlies dus weer in 1 punt (het beeldpunt) samen.
Komen de lichtstralen niet precies in 1 punt op het netvlies samen, dan ontstaat er een lichtvlekje en
zie je dus niet scherp.
In B.5 zie je dat licht vanuit de onderkant van de i ergens anders op het netvlies samenkomt.
Zo correspondeert elk punt uit de omgeving met precies 1 punt op het netvlies; er ontstaat een
beeld. In je netvlies ziten lichtgevoelige cellen, die het licht omzeten in een elektrisch signaal.
De signalen van al deze cellen gaan naar de hersenen, die het beeld interpreteren.
Je ziet dat het beeld op het netvlies op z’n kop staat. Het licht van een hoger voorwerpspunt komt
lager op het netvlies terecht dan het licht van een lager voorwerpspunt en omgekeerd. Blijkbaar zijn
je hersenen eraan gewend dat het op z’n kop staat.
Je ooglens is in het midden dikker dan aan de randen, zo’n lens is positef en heef een
convergerende werking: hij breekt de lichtstralen naar elkaar toe. Om stralengangen te construeren
verwaarloos je de dikte van de lens en teken je de lens als een recht lijntje met een plus erboven, zie
B.6. Loodrecht op het midden van de lens teken je de optische as. Hierop geef je aan weerszijden van
de lens de brandpunten aan met een F.
De afstand van het optische midden O van de lens tot een van de brandpunten heet de
brandpuntsafstand f. Dat is de afstand waarop een evenwijdige bundel samenkomt.
Hoe sterker de lens → hoe meer de lichtstralen knikken (breken) → hoe kleiner deze afstand → hoe
kleiner de brandpuntsafstand, zie B.7.
Een voorwerpspunt geef je aan met een V. In B.6 heet de afstand VV’ de voorwerpsgrootte Lv en de
afstand van het voorwerp tot de lens de voorwerpsafstand v.
Vanuit het voorwerpspunt kan je nu 3 constructiestralen tekenen, zie B.6. Waar de lichtstralen bij
elkaar komen bevind zich het beeldpunt B. de afstand BB’ heet de beeldgrootte Lb en de afstand van
het beeld tot de lens, heet de beeldafstand b.
1
, Met zandloperfguren kan je zien hoe grootheden zich met elkaar verhouden. Zo blijkt uit B.8a
Lb : Lv = b : v. De verhouding tussen Lb /Lv geef aan hoeveel keer dat beeld groter is dan het voorwerp,
dat is de lineaire vergroting N.
- Vergrotng: Lb > Lv en N > 1
- Verkleining: Lb < Lv en N < 1
N = Lb / Lv = b / v
N = de lineaire vergrotng
Lb = de beeldgroote (m)
Lv = de voorwerpsgroote (m)
b = de beeldafstand (m)
v = de voorwerpsafstand (m)
Uit de zandloper in B.6b kan je de lenzenwet afleiden, die luidt:
1/v+1/b=S en S=1/f
b = de beeldafstand (m)
v = de voorwerpsafstand (m)
S = de lenssterkte in dioptrie (dpt = m -1)
f = de brandpuntsafstand (m)
Om scherp te zien moet het beeld dus precies op het netvlies vallen, dus de beeldafstand is gelijk aan
de oogbaldiameter. Deze varieert niet heel erg bij de mens; ongeveer 17 mm.
Bijvoorbeeld:
Je kijkt naar een ‘i’ op het bord, hij is 4,5 cm hoog en je zit op 3,2 m afstand van het bord.
Bereken hoe sterk je ooglens moet zijn om de leter scherp te zien.
- Gebruik de lenzenwet: v = 3,2 m b = 17 mm = 0,017 m
S = ,2 + ,017 = 59 dpt
Bereken hoe groot het beeld van de leter op je netvlies is.
- N = b / v = 0,,2 = 0,0053
N << 1, dus een sterke verkleining, want je netvlies is veel kleiner dan de omgeving.
N = Lb / Lv, dus Lb / 0,045 = 0,0053 → Lb = 0,045 x 0,0053 = 0,00024 = 0,24 mm.
Als je scherp ziet, kan je nog kleine details van de i waarnemen. Blijkbaar zijn je
gezichtscellen dus nog veel kleiner dan die 0,24 mm.
2
Keuze-onderwerp: biofysica
Paragraaf 1
Je kan voorwerpen zien doordat licht weerkaatst. Een spiegel weerkaatst een lichtstraal in 1 richtng,
zie B.2a. de meeste niet-spiegelgladde voorwerpen weerkaatsen licht in alle richtngen. Dit heet
diffuse weerkaatsing, zie B.2b. Een deel van het weerkaatste licht valt in je oog. Bijvoorbeeld het
licht van het puntje van de ‘i‘ in fguur B.3, dat in je oog komt, vormt een divergente bundel: de
lichtstralen gaan uit elkaar. De bundel is een heel smal kegeltje met het puntje van de ‘i’ als top en de
pupil van je oog als grondvlak.
In B.4 zie je de schematsche opbouw van je oog. Als het licht in je oog rechtdoor zou gaan, zou er op
het netvlies achter je in je oog een vage lichtvlek ontstaan. Achter de pupil zit de ooglens, die de
lichtstralen knikt (= breking) en de divergerende bundel omzet in een convergente bundel (B.3).
Als je scherp ziet, komen de lichtstralen precies op je netvlies bij elkaar. Alle licht van 1 punt uit je
omgeving (het voorwerpspunt) komt op het netvlies dus weer in 1 punt (het beeldpunt) samen.
Komen de lichtstralen niet precies in 1 punt op het netvlies samen, dan ontstaat er een lichtvlekje en
zie je dus niet scherp.
In B.5 zie je dat licht vanuit de onderkant van de i ergens anders op het netvlies samenkomt.
Zo correspondeert elk punt uit de omgeving met precies 1 punt op het netvlies; er ontstaat een
beeld. In je netvlies ziten lichtgevoelige cellen, die het licht omzeten in een elektrisch signaal.
De signalen van al deze cellen gaan naar de hersenen, die het beeld interpreteren.
Je ziet dat het beeld op het netvlies op z’n kop staat. Het licht van een hoger voorwerpspunt komt
lager op het netvlies terecht dan het licht van een lager voorwerpspunt en omgekeerd. Blijkbaar zijn
je hersenen eraan gewend dat het op z’n kop staat.
Je ooglens is in het midden dikker dan aan de randen, zo’n lens is positef en heef een
convergerende werking: hij breekt de lichtstralen naar elkaar toe. Om stralengangen te construeren
verwaarloos je de dikte van de lens en teken je de lens als een recht lijntje met een plus erboven, zie
B.6. Loodrecht op het midden van de lens teken je de optische as. Hierop geef je aan weerszijden van
de lens de brandpunten aan met een F.
De afstand van het optische midden O van de lens tot een van de brandpunten heet de
brandpuntsafstand f. Dat is de afstand waarop een evenwijdige bundel samenkomt.
Hoe sterker de lens → hoe meer de lichtstralen knikken (breken) → hoe kleiner deze afstand → hoe
kleiner de brandpuntsafstand, zie B.7.
Een voorwerpspunt geef je aan met een V. In B.6 heet de afstand VV’ de voorwerpsgrootte Lv en de
afstand van het voorwerp tot de lens de voorwerpsafstand v.
Vanuit het voorwerpspunt kan je nu 3 constructiestralen tekenen, zie B.6. Waar de lichtstralen bij
elkaar komen bevind zich het beeldpunt B. de afstand BB’ heet de beeldgrootte Lb en de afstand van
het beeld tot de lens, heet de beeldafstand b.
1
, Met zandloperfguren kan je zien hoe grootheden zich met elkaar verhouden. Zo blijkt uit B.8a
Lb : Lv = b : v. De verhouding tussen Lb /Lv geef aan hoeveel keer dat beeld groter is dan het voorwerp,
dat is de lineaire vergroting N.
- Vergrotng: Lb > Lv en N > 1
- Verkleining: Lb < Lv en N < 1
N = Lb / Lv = b / v
N = de lineaire vergrotng
Lb = de beeldgroote (m)
Lv = de voorwerpsgroote (m)
b = de beeldafstand (m)
v = de voorwerpsafstand (m)
Uit de zandloper in B.6b kan je de lenzenwet afleiden, die luidt:
1/v+1/b=S en S=1/f
b = de beeldafstand (m)
v = de voorwerpsafstand (m)
S = de lenssterkte in dioptrie (dpt = m -1)
f = de brandpuntsafstand (m)
Om scherp te zien moet het beeld dus precies op het netvlies vallen, dus de beeldafstand is gelijk aan
de oogbaldiameter. Deze varieert niet heel erg bij de mens; ongeveer 17 mm.
Bijvoorbeeld:
Je kijkt naar een ‘i’ op het bord, hij is 4,5 cm hoog en je zit op 3,2 m afstand van het bord.
Bereken hoe sterk je ooglens moet zijn om de leter scherp te zien.
- Gebruik de lenzenwet: v = 3,2 m b = 17 mm = 0,017 m
S = ,2 + ,017 = 59 dpt
Bereken hoe groot het beeld van de leter op je netvlies is.
- N = b / v = 0,,2 = 0,0053
N << 1, dus een sterke verkleining, want je netvlies is veel kleiner dan de omgeving.
N = Lb / Lv, dus Lb / 0,045 = 0,0053 → Lb = 0,045 x 0,0053 = 0,00024 = 0,24 mm.
Als je scherp ziet, kan je nog kleine details van de i waarnemen. Blijkbaar zijn je
gezichtscellen dus nog veel kleiner dan die 0,24 mm.
2
