Hoofdstuk 3: Optica
1. Wat is optica
Optica = beschrijving en verklaring van het gedrag van licht en de interactie
van lichtmet materie
Exacte theoretische beschrijving: quantumelectrodynamica (QED)
o Wiskundig zeer complex
Benaderende theoretische beschrijving: geometrische optica
o Relatief eenvoudig
o Volstaat voor begrip van vele toepassingen
2. Licht is een elektromagnetische golf…
Licht= elektromagnetische (EM) golf
Golf = trilling die zich verplaatst door de ruimte
bij licht: trilling van elektrische en magnetische veldjes. De trilling verloopt
loodrecht op de voortplantingsrichting (transversale golf)
3. Licht kan ook (!) opgevat worden als een bundel deeltjes
Licht gedraagt zich soms ook als bundel ‘deeltjes’, alsof het uit afzonderlijke
‘pakketjes energie” bestaat. Deeltjes = fotonen
Bepaalde optische verschijnselen kan je enkel verklaren vanuit het
‘deeltjeskarakter’ van licht. Fotonsensor maakt hiervan gebruik = ‘golf-
deeltjesdualiteit’
4. Geometrische optica
In praktijk volstaat het voor vele fenomenen licht te beschrijven door middel
van lichtstralen : pijltjes die de voortplantingsrichting van licht aangeven =
geometrische optica
Geometrische optica
o Negeert het golfkarakter en het deeltjeskarakter van licht volledig
o Enkel geldig als golflengte van licht voldoende klein is tov voorwerpen
waarmee het interageert is zeker gevalvoor schaal waarop wij
menens dingen waarnemen
Zichtbaar licht 500nm
Kleinste detail 0,1 mm (200x groter)
5. Refractie van licht
1
, Refractie of breking van licht = verandering van de voortplantingsrichting van
de lichtstralen
Refractie treedt op bij overgang tussen verschillende media
o Van lucht naar water of omgekeerd 1
o Van lucht naar glas of omgekeerd 2
o Van lucht met hogere temperatuur naar lucht met lagere temperatuur
of omgekeerd 3,fata morgana = luchtspiegeling
6. Brekingsindex
Elk medium heeft eigen brekingsindex n : een getal dat aangeeft in welke
mate een lichtstraal breekt bij overgang van vacuum naar dat medium
o N=1 (enkel in vacuum) licht wordt niet gebroken
o Alle (natuurlijke) materialen hebben een brekingsindex > 1
o Hoe groter de afwijking van 1, hoe sterker de breking
Overgang van licht tussen twee media met verschillende brekingsindices
o N1 < n2 brenking naar normaal toe
o N1 > n2 bren-king van de normaal weg
o Loodrechte inval geen breking
7. Overgang tussen media met verschillende brekingsindeces
8. Brekigswetten van Snellius
Eerste wet: invallende staal (i), gebroken straal (t, van transmissie) en
normaal (n) op het scheidingsoppervlak liggen in 1 vlak
Tweede wet (= de wet van snellius)
2
1. Wat is optica
Optica = beschrijving en verklaring van het gedrag van licht en de interactie
van lichtmet materie
Exacte theoretische beschrijving: quantumelectrodynamica (QED)
o Wiskundig zeer complex
Benaderende theoretische beschrijving: geometrische optica
o Relatief eenvoudig
o Volstaat voor begrip van vele toepassingen
2. Licht is een elektromagnetische golf…
Licht= elektromagnetische (EM) golf
Golf = trilling die zich verplaatst door de ruimte
bij licht: trilling van elektrische en magnetische veldjes. De trilling verloopt
loodrecht op de voortplantingsrichting (transversale golf)
3. Licht kan ook (!) opgevat worden als een bundel deeltjes
Licht gedraagt zich soms ook als bundel ‘deeltjes’, alsof het uit afzonderlijke
‘pakketjes energie” bestaat. Deeltjes = fotonen
Bepaalde optische verschijnselen kan je enkel verklaren vanuit het
‘deeltjeskarakter’ van licht. Fotonsensor maakt hiervan gebruik = ‘golf-
deeltjesdualiteit’
4. Geometrische optica
In praktijk volstaat het voor vele fenomenen licht te beschrijven door middel
van lichtstralen : pijltjes die de voortplantingsrichting van licht aangeven =
geometrische optica
Geometrische optica
o Negeert het golfkarakter en het deeltjeskarakter van licht volledig
o Enkel geldig als golflengte van licht voldoende klein is tov voorwerpen
waarmee het interageert is zeker gevalvoor schaal waarop wij
menens dingen waarnemen
Zichtbaar licht 500nm
Kleinste detail 0,1 mm (200x groter)
5. Refractie van licht
1
, Refractie of breking van licht = verandering van de voortplantingsrichting van
de lichtstralen
Refractie treedt op bij overgang tussen verschillende media
o Van lucht naar water of omgekeerd 1
o Van lucht naar glas of omgekeerd 2
o Van lucht met hogere temperatuur naar lucht met lagere temperatuur
of omgekeerd 3,fata morgana = luchtspiegeling
6. Brekingsindex
Elk medium heeft eigen brekingsindex n : een getal dat aangeeft in welke
mate een lichtstraal breekt bij overgang van vacuum naar dat medium
o N=1 (enkel in vacuum) licht wordt niet gebroken
o Alle (natuurlijke) materialen hebben een brekingsindex > 1
o Hoe groter de afwijking van 1, hoe sterker de breking
Overgang van licht tussen twee media met verschillende brekingsindices
o N1 < n2 brenking naar normaal toe
o N1 > n2 bren-king van de normaal weg
o Loodrechte inval geen breking
7. Overgang tussen media met verschillende brekingsindeces
8. Brekigswetten van Snellius
Eerste wet: invallende staal (i), gebroken straal (t, van transmissie) en
normaal (n) op het scheidingsoppervlak liggen in 1 vlak
Tweede wet (= de wet van snellius)
2
