examenvraag 8 vwo 2014-II, Fizeau

Annabel stelde deze vraag op 15 mei 2015 om 22:52.
Beste, 

Deze vraag gaat over examenopgave 8 uit het natuurkunde examen vwo 2014 tijdvak 2, http://static.examenblad.nl/9336114/d/ex2014/vw-1023-a-14-2-o.pdf
en antwoorden http://static.examenblad.nl/9336114/d/ex2014/vw-1023-a-14-2-c.pdf

Kunt u uitleggen waarom in het antwoord op vraag 8 de afstand tussen L2 en L3 is genomen en niet de brandpuntafstand van L3?

Mijn beredenering was als volgt (in tegenstelling tot het correctievoorschrift):
De spiegel S wordt gedraaid (met 0,10 graden), maar ik ga ervanuit dat het brandpunt op dezelfde plek blijft.
De lichtstraal wordt inderdaad gereflecteerd onder een hoek van 0,20 graden t.o.v. de optische as, maar, aangezien de bundel uit het brandpunt komt, zou deze toch weer geconvergeerd moeten worden na L3?
Dit zou betekenen dat de lichtralen L3 evenwijdig aan de optische as zouden verlaten.
In het antwoordmodel wordt ervanuit gegaan dat de hoek van 0,20 graden over de afstand tussen L2 en L3 geldt, maar dan zou de lichtstraal toch niet meer voldoende worden geconvergeerd in L2 om precies in het tandwiel samen te komen?
Ik dacht dat de brandpuntafstand van L3 moest worden genomen. Op deze manier eindigt de lichtbundel ook boven L2, dan wel met een kleinere afstand. (Deze berekening kan echter niet worden uitgevoerd, want de brandpuntafstand van L3 wordt niet gegeven in de opgave). 

Alvast bedankt voor uw reactie.

Reacties

Jan van de Velde op 15 mei 2015 om 23:27
Hier vind je ook diezelfde opgave, met uitwerkingen:
http://www.natuurkunde.nl/opdrachten/2932/meten-van-de-lichtsnelheid-door-fizeau-vwo-2014-2-opg-2

Ik snap dat correctievoorschrift ook zo 123 niet, moet er eerst nog eens goed naar kijken

"u hoort nog van ons"

Groet, Jan
Jan van de Velde op 16 mei 2015 om 00:44

Volgens mij heb je gelijk, Annabel : een bundel die evenwijdig aan de hoofdas invalt gaat óók terugkaatsend van een schuine spiegel weer netjes evenwijdig aan de hoofdas terug, zij het ietsje verschoven:


Maar zelfs met deze afwijking van meerdere graden zoals in mijn tekening is het effect nog niet dramatisch. 
En dat was volgens mij ook de slimmigheid van Fizeau: zou hij geen lens L3 gebruikt hebben, maar alleen die spiegel, dan had hij wél zitten modderen met een bundel die je met de techniek van die tijd nagenoeg onmogelijk terug naar zijn oorsprong had kunnen sturen over die afstand. Fizeau kon trouwens nu ook die lens een tikje schuin zetten, dat maakt ook al weinig uit.

Volgens mij zit dat examen fors te blunderen, en was Fizeau goed bij de pinken. Het uitlijnen van de zaak zónder lens is inderdaad ontzettend moeilijk. Mét lens L3 is het een eitje.

Groet, Jan
Theo de Klerk op 16 mei 2015 om 02:14
Ik geloof het ook. Licht komt van links naar rechts uit de lens in het brandpunt samen. De spiegel reflecteert dat. Daardoor zal elke lichtstraal 2 x 0,10 = 0,20° hoger worden teruggekaatst. Maar wel vanuit het brandpunt.
Alle stralen vanuit het brandpunt worden evenwijdig aan de optische as doorgelaten en zullen dus weer evenwijdig langs dezelfde as teruggaan. Alleen zal het licht wat minder zijn omdat, zoals Jan tekende, de bundel wat hoger komt te liggen.
Als L2 en L3 dezelfde optische as hebben en even groot, dan zal het bovenste deel van de getekende bundel (roze lichtlijn) niet door de lens gaan maar er bovenlangs en niet aan de bundel deelnemen.

Hoeveel mensen zouden hier een punt te weinig hebben en daarmee net gezakt kunnen zijn?
Jan van de Velde op 16 mei 2015 om 02:28
Niet zoveel denk ik. 
Ik denk zelfs dat ik onder examenstress deze "finer point" best wel eens niet eens opgemerkt zou kunnen hebben en braaf die 30 meter zou hebben berekend. 

Ik vraag me eerder af of ook corrigerende docenten dit niet opmerkten. In zo'n geval wordt zo'n vraag geheel geannuleerd, normaal gesproken in de vorm van "alle punten toegekend ongeacht het antwoord" (dat komt wel vaker voor) maar daar hoort de grote wereld nooit wat van als dat wat latig boven water komt.

In datzelfde examen zat trouwens nóg een onvolkomenheid die wel op tijd is opgemerkt om nog aan de correctoren door te geven:
Aanvullend correctievoorschrift
Lisa op 16 mei 2015 om 16:10
Ik snap niet waarom 0,20 graden?
Jan van de Velde op 16 mei 2015 om 16:58
dag Lisa,

even met wat grotere hoeken want anders tekent dat zo lastig....



volg de lila nummers in de tekeningen:
  1. lichtstraal valt loodrecht op spiegel. Hoek van inval 0°, hoek van terugkaatsing dus ook, dus straal gaat terug naar waar ze vandaan kwam.
  2. we draaien de spiegel in dit voorbeeld 12°. De normaal, immers altijd loodrecht op de spiegel, draait mee.
  3. daardoor wordt de hoek van inval dus ook 12°
  4. maar volgens de terugkaatsingswet betekent dat tevens een hoek van terugkaatsing van 12°
  5. en dus is de hoek tussen invallende en teruggekaatste lichtstraal in totaal 24° geworden door een draaiing van de spiegel met 12°.
duidelijk zo? 

Maar dit zou in deze opgave dus alleen gelden als Fizeau alléén een spiegel had gebruikt.
Hij gebruikte echter een combinatie van bolle lens en spiegel, en dan speelt, zoals eerder hierboven uitgelegd, een uitlijningsafwijking van de spiegel geen rol van betekenis voor zijn experiment. 

groet, jan


Lisa op 16 mei 2015 om 17:11
Beste Jan, 

Heel erg bedankt!! Het is zeker duidelijk na deze uitleg erover!! 

Groetjes, 

Lisa 
Theo de Klerk op 24 september 2015 om 21:52
Annabel,

De fout die jij ontdekte (en ik niet zag want ik had geen herexamens 2014) heb ik, samen met Jan, wel doorgespeeld aan het College van Toetsen en Examens (CvT) om dit alsnog recht te zetten. Hun uiteindelijke reactie: je hebt helemaal gelijk en niemand is dat destijds opgevallen.

Maar ere wie ere toekomt: jij was degene die dat aankaartte, dus de opmerking van CvT:

Bijzonder, en bijzonder knap dat u deze fout heeft ontdekt in het oude examen 2014. De vraag heeft de gewone reeks controles en screenings doorlopen, is dus met andere woorden door vele ogen gezien – en de fout is er niet uit gehaald. Op 13 juli meldde de Examenlijn u al dat er geen enkele vraag of opmerking over deze opgave is binnengekomen. 

komt geheel jou toe. 
 


Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft negenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)