Icon up Overzicht

Werken met een lens-simulatie

Onderwerp: Licht, Optica (licht en lenzen) (havo)

 

Als je het programma lens.exe (260 Kb) opstart, zie je in het venster het volgende scherm: (figuur 1)

Figuur 1

De bedoeling is dat je met behulp van dit programma de stralengang van licht nagaat door een positieve lens.

In de opdrachten worden de volgende afkortingen gebruikt:
f = brandpuntsafstand
v = voorwerpsafstand
b = beeldafstand

In het programma kun je de grootte van het voorwerp, de voorwerpsafstand en de brandpuntsafstand veranderen door met je muis op de ‘pijltjes’ van de scroll-balken te klikken.

!!!!Noteer de antwoorden op papier. Het is verstandig om de opdracht eerst uit te printen!!!

Opdrachten

a)

1. Stel v in op '€˜oneindig'€™.
2. Maak de hoogte van het voorwerp '€œ0 mm'€ gebruik de pijltjes toetsen.
3. Vink het vakje '€˜bundel'€™ aan.
4. In welk punt komt de lichtbundel bij elkaar na de lens?

b)

1. Verander de hoogte van het voorwerp. Hoe noemen we '€˜lijn'€™ waarover het snijpunt van de lichtstralen verschuift?
2. Stel hoogte van voorwerp in op 1200 mm; v = oneindig.
3. Verander de f van de lens van groot naar klein.


De sterkte van de lens is een maat voor de mate waarin het licht geconvergeerd ('€˜samengeknepen'€™) wordt door de lens.


4. Als de f van een lens kleiner wordt, wordt dan de lens '€˜sterker'€™ of '€˜zwakker'? Sterker/ Zwakker, want .........
5. Zet het voorwerp in het brandpunt, stel de hoogte in op 12 mm. Beschrijf de bundel, die uit de lens treedt.
6. Maak de volgende instellingen:

  • Hoogte van het voorwerp 12 mm.
  • De voorwerpsafstand moet 30 mm worden.
  • Brandpuntsafstand = 15 mm.


7. Zet de instelling op "€œ3 stralen"€. Hoe groot is het beeld in mm?

c)

Als je de lichtstralen alle drie eens zorgvuldig bekijkt, valt je waarschijnlijk op, dat bij veranderen van instellingen de lijnen (lichtstralen) ongewijzigd blijven lopen.


1. Schrijf een omschrijving van de drie lichtstralen op: (de loop van de lichtstraal voor en na de lens)

  • Lichtstraal 1:




  • Lichtstraal 2:




  • Lichtstraal 3:






2. Vul de volgende zin correct in, gebruik bij het antoorden de simulatie. Als de voorwerpsafstand 2x zo groot is als de brandpuntsafstand, dan is de grootte van het beeld ................................ als het voorwerp.

d)

1. Maak de volgende instellingen.

  • Hoogte van voorwerp = 12,0 mm
  • v = 66 mm
  • f = 15 mm


2. Verschuif het voorwerp naar de lens toe tot aan de brandpuntsafstand, de voorwerpsafstand wordt hierbij steeds kleiner.
3. Wat gebeurt er met de beeldafstand b?


Merk ook op dat je een constructielichtstraal ook kan tekenen als hij niet op de lens valt. De computer rekt in gedachten de lens gewoon iets op, dit mag je ook gebruiken bij constructies bij opgaven in je boek.


4. Controleer deze '€˜constructiestap'€™ bijvoorbeeld met deze instelling: v =21,0 mm en f = 15,0 mm.


Je mag altijd de lens bij constructies groter maken, voor de drie bijzondere lichtstralen.


5. Leg uit dat als je met een diaprojector een dia wilt projecteren op een scherm op grote afstand van de lens, je de dia dicht bij de lens moet zetten.


Het getal bij vergroting (N) geeft aan hoe keer het beeld groter is dan het voorwerp.


6. De voorwerpsafstand (v) mag bij deze opgave niet kleiner zijn dan de brandpuntsafstand (f).
7. Maak zelf een instelling (vink: "œbundel"€ aan) waarbij de vergroting exact de volgende waarden heeft:

 

e)

Een positieve lens kan ook als een loep werken. Hierbij moet het voorwerp binnen de brandpuntsafstand geplaatst worden.


1. Maak de volgende instelling:

  • Vink "€œ3-stralen" aan.
  • f =15,0 mm,
  • v = 10,0 mm
  • hoogte van het voorwerp = 12,0 mm



Het beeld wat hierbij ontstaat is '€˜virtueel'€™, dat wil zeggen dat je er geen projectie op een scherm van kunt maken. Je kunt het beeld alleen zien. Het ontstane beeld is dan ook rechtopstaand en vergroot en de constructiestralen zijn hierbij gestippeld naar hun snijpunt voor de lens (B). De bijhorende beeldafstand is een negatief getal.


2. Maak een nauwkeurige tekening van het plaatje op je scherm.
3. Beschrijf precies wat er met het virtuele beeld gebeurt, als je het voorwerp verder naar de lens toe schuift.
4. Geef een reden waarom de beeldafstand bij deze situatie negatief is.


Je hebt met dit programma een aantal situaties behandeld, die de stralengang door een lens bij verschillende instellingen laat zien. Je kunt echter ook zelf in situaties waarbij licht wordt gebroken door een positieve lens de waarden van b, v, en f berekenen. Dat kan met behulp van de lenzenformule.


5. Zoek de lenzenformule op in je boek.
6. Bereken met de lenzenformule het ontbrekende gegeven en controleer dit met het computerprogramma.