Icon up Overzicht

Lenzen

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

>


Om terug of verder te gaan binnen de lessenreeks van perceptie, klik op de pijl van het uitklapmenu onderaan deze bijles en kies de les van jouw keuze.

 

Hoe kun je met een lens een scherp beeld maken?

Toepassingen van bolle stukken glas vind je overal: in camera's , in beamers, je ogen, ..... Steeds wordt er een beeld gevormd door de invallende lichtstralen van een voorwerp: één punt van het voorwerp weerkaatst licht in alle richtingen. Dat licht wordt gedeeltelijk opgevangen door de lens, gebroken en gebundeld naar één punt: we noemen dat het beeldpunt. Uit alle beeldpunten wordt een scherpe afbeelding opgebouwd: op een chip in je camera, op het scherm van een beamer of op het netvlies in je ogen.

In dit schematische oog wordt een voorwerp afgebeeld op je netvlies. De grootte van het beeld wordt bepaald door de drie verschillende afstanden: v, b en f.

Om de verschillende afstanden te berekenen maak je gebruik van de lenzenformule:

>

De vergroting kun je uitrekenen met:

>

De sterkte van een lens kun je berekenen met:

>

Je weet misschien al dat je het apparaat dat je gebruikt eerst scherp moet stellen voor je zo'n beeld kunt zien. Bij een beamer draai je daarvoor aan de lens aan de voorkant.

Waarom moet je die lens verplaatsen voor je een scherp beeld ziet?

Je kunt de afstand tot het voorwerp en de brandpuntsafstand van de lens instellen en zien hoe een paar lichtstralen van de punt van de witte pijl afgebogen worden. Er wordt zo een beeld van die punt gevormd. Op dezelfde manier zou je de lichtstralen van andere stukjes van de witte pijl kunnen tekenen zodat je het complete beeld krijgt.

De plaats van het beeld en ook de vergroting worden bepaald door de sterkte van de lens én door de afstand van het voorwerp tot de lens. Zie je waar een horizontale lichtstraal de hoofdas snijdt? We noemen dat punt het brandpunt van een lens.

  Om over na te denken...
- Wat gebeurt er met de grootte van het beeld als je de voorwerpsafstand v kleiner maakt?
- Kies f= 4,5 cm. Zijn er nu meer voorwerpsafstanden waarbij het beeld scherp is op het scherm? Hoe groot is dan de N?
- In deze simulatie staat het voorbeeldschermpje vlak bij de lens. Welke instellingen geven een goed beeld in jouw schoollokaal?
  Om écht over na te denken...
- Uit de lenzenformule blijkt dat je twee keer een scherp beeld kunt krijgen als je de beamer en het scherm op dezelfde plaats laat staan. Geef de afleiding en leg uit waarom N1=1/N2.

In deze simulatie zag je dat de afstand van voorwerp tot lens bepaalt waar het beeld terecht komt. Bij een échte beamer is die beeldsafstand bepaald door de ruimte waar je projecteert: de afstand van lens tot scherm. Scherpstellen kan dus alleen door v te veranderen, en dat gebeurt door aan de lens te draaien en hem zo een beetje in- of uit te schuiven. Meestal kun je ook de brandpuntsafstand van een lens veranderen door aan een tweede ring te draaien. Zo'n lens heet een zoomlens.

  Om over na te denken...
- Maar verandert bij projectie in een leslokaal de beeldafstand niet mee als je v verandert? Is dat een probleem?

Beamer

En dan de beamer, een prachtig stuk techniek. De lichtbundels in de volgende animatie laten zien hoe het licht weerkaatst en gebroken wordt. Zie je alle voorwerps- en beeldpunten?

Een vereenvoudigd model van een beamer: het LCD schermpje wordt aangestuurd door je computer. Het heeft wel 100.000 kleine blokjes (de pixels) die het licht van de lamp kunnen blokkeren. Zo wordt op het schermpje het voorwerp voor de projectielens gevormd.

  Om over na te denken...
- Waarom moet het spiegelbeeld van de lamp op de plaats van de lamp zelf komen?
- Waarom moet het snijpunt van de lichtstralen uit de condensorlens in de buurt van de projectielens vallen?

De kleurenbeamer

Het witte licht van de lamp gaat ook hier naar een lens om het licht te bundelen. het licht dat de lamp naar achteren uitstraalt gaat ook door die lens, na weerkaatsing door een holle spiegel. De dichroïtische spiegel 1 splitst het witte licht in rood en blauw-groen. Het rode licht gaat verder naar LCD2 die het rode deel van het beeld levert. De tweede dichroïtische spiegel splitst het blauwe en groene licht dat verder naar LCD1 en LCD3 gaat. Deze twee LCD 's leveren het beeld voor de andere twee kleuren. In het prisma worden alle kleuren weer samengevoegd en de projectielens zorgt voor een scherp beeld op het scherm.

 

Voor de projectielens is het rode voorwerp de LCD2, dus de voorwerpsafstand moet je van LCD2 via de weerkaatsing in het prisma tot het midden van de projectielens meten. De voorwerpsafstand voor de andere twee kleuren moet natuurlijk hetzelfde zijn om van alledrie de kleuren een scherp beeld op het scherm te kunnen krijgen.

Kun jij deze beamer in een zo kort mogelijke tijd goed instellen?

Voor wetenschappelijk onderzoek is een beamer een handig instrument: de onderzoeker kan zo heel snel verschillende afbeeldingen aan bieden aan zijn proefpersonen. De computer die de plaatjes maakt kan ook meteen de reacties vastleggen en verwerken.

 

Information about this module: robouwerkerk@nospamplanet.nl