Schaduwvorming

6
Schaduwvorming
6.1 Schaduw gevormd door een puntvormige
lichtbron
Vroeger gebruikte men een zonnewijzer als uurwerk. Die steunde op de verandering van de
schaduw naargelang de stand van de zon.
A
B
Fig. 2.12 Een schaduw kan gevormd worden door
een puntvormige lichtbron
A Met een zonnewijzer kan de tijd
worden afgelezen
B Met je handen kun je
schaduwbeelden maken
Schaduwvorming is een gevolg van de rechtlijnige voortplanting van het licht. Omdat licht
niet door een ondoorzichtig voorwerp kan dringen en omdat het zich rechtlijnig voortplant,
ontstaat achter het voorwerp een donkere ruimte of schaduw. De aard van die schaduw hangt
af van de gebruikte lichtbron.
Als een ondoorzichtig voorwerp belicht wordt door een puntvormige lichtbron, zie je op
het scherm achter het voorwerp een scherpe, donkere schaduw.
ondoorschijnend
voorwerp
a
kernschaduw
puntvormige
lichtbron
b
Fig. 2.13 Ontstaan van een
kernschaduw bij een puntvormige lichtbron
Quark3_LWB_0203_Fig13.ai
In de figuur wordt getoond waarom de schaduw zo scherp en donker is. Om de tekening eenvoudig te houden, nemen we als voorwerp een bolvormige figuur. Alle lichtstralen tussen stralen
a en b worden door het voorwerp teruggekaatst of geabsorbeerd. Achter het voorwerp
is een scherp afgebakend gebied waar geen licht doordringt: de kern- of slagschaduw.
ondoorschijnend
voorwerp
a
bijschaduw
niet
puntvormige
lichtbron
kernschaduw
bijschaduw
b
Quark3_LWB_0204_Fig14.ai
Thema 2: Licht en kleur zien – Schaduwvorming
37
b
6.2 Schaduw gevormd door een
niet-puntvormige lichtbron
Quark3_LWB_0203_Fig13.ai
ondoorschijnend
voorwerp
Als een voorwerp belicht wordt door een niet-puntvormige lichtbron, dan zie je achter het
voorwerp een onscherpe schaduw.
a
kernschaduw
puntvormige
lichtbron
ondoorschijnend
voorwerp
a
bijschaduw
niet
puntvormige
lichtbron
kernschaduw
b
bijschaduw
b
Quark3_LWB_0203_Fig13.ai
Fig. 2.14 Ontstaan van een kernen bijschaduw bij een niet-puntvormige lichtbron
Quark3_LWB_0204_Fig14.ai
In de figuur wordt getoond waarom de schaduw onscherp is. Centraal achter het voorwerp is
er een gebied waar geen licht van de bron doordringt; dat is de kern- of slagschaduw.
Daarnaast is er een gebied waar licht van een gedeelte van de lichtbron doordringt; dat is de
EK
bijschaduw.
ondoorschijnend
voorwerp
6.3 Maanfasen
VM
Fig. 2.15 De maanfasen
3
4
aarde
2
a
bijscha
niet
puntvormige
lichtbron
NM
Wie
de maan kijkt,
zal vaststellen dat de vorm verandert: soms
1
5 elke avond naar
zon
zie je een volle heldere schijf, dan weer een halve schijf of een kleine sikkel en
soms 6zie je de maan
helemaal niet. Die veranderende vormen van de maan
8
noemen we7 de schijngestalten van de maan of de maanfasen.
kernsc
bijscha
b
De maanfasen zijn een gevolg van de beweging van de maan rond de aarde.
De maan is een donker lichaam dat in 28 dagen rond de aarde draait. De
LK
maan reflecteert
zonlicht. Slechts de helft van het maanoppervlak wordt door
de zon
verlicht.
Afhankelijk
van hoe de maan ten opzichte van de aarde en de
Quark3_LWB_0205_Fig16.ai
Quark3_LWB_0204_Fig14.ai
zon staat, zien we een groter of kleiner deel van de verlichte kant van de maan.
We zien natuurlijk slechts die helft van de maan die naar de aarde is toegekeerd, dat is altijd
dezelfde helft.
• Als de maan tussen de zon en de aarde staat
(1), dan zien we de niet verlichte kant van de
maan. Dat noemen we nieuwe maan (NM).
• Als de aarde tussen de zon en de maan staat
(5), dan zien we een volledig verlichte maan.
Dat noemen we volle maan (VM).
• Tussen nieuwe en volle maan zien we een
eerste keer een halve maan (3). Dat noemen we het eerste kwartier (EK). Tussen
volle en nieuwe maan zie we voor de tweede keer een halve maan (7). Dat noemen
we het laatste kwartier (LK). Voor het noordelijk halfrond geldt dat bij het eerste kwartier
de rechter helft van de maan verlicht is, en bij
het laatste kwartier de linker helft.
• Tussen nieuwe maan en volle maan wordt het
deel van de maan dat je kunt zien geleidelijk
aan groter (2, 3, 4). Na volle maan verkleint
het verlichte deel tot een sikkel en bij nieuwe
maan herbegint de volledige cyclus (6, 7, 8).
38
EK
3
4
VM
aarde
2
NM
1
5
8
6
7
LK
Fig. 2.16 De cirkelvormige baan van de maan om de aarde
gezien vanuit
een punt hoog boven de Noordpool.
Quark3_LWB_0205_Fig16.ai
Elk kadertje geeft aan hoe de maan wordt gezien
vanaf de aarde.
zon
6.4Maans- en zonsverduistering
Opdracht 10
a Bij een maansverduistering bevindt de aarde zich tussen de zon en de maan.
Teken de schaduw die achter de aarde ontstaat. Duid de verschillende gebieden aan.
b Vindt een maansverduistering plaats bij een volle of een nieuwe maan?
Opdracht 11
a Bij een zonsverduistering bevindt de maan zich tussen de zon en de aarde.
Teken de schaduw die achter de maan ontstaat. Duid de verschillende gebieden aan.
b In welke gebieden heeft een volledige zonsverduistering plaats?
In welke gebieden heeft een gedeeltelijke zonsverduistering plaats?
Vindt een zonsverduistering plaats bij een volle of een nieuwe maan?
Thema 2: Licht en kleur zien – Schaduwvorming
39
6.5
Camera obscura
AAN DE SLAG 2
oriënteren
Onderzoeksvraag
Staat het beeld dat gevormd is door een camera obscura recht, of is het omgekeerd? Wat is de
invloed van de grootte van het gat?
Hypothese (schrap wat niet past)
Het beeld is recht/omgekeerd. Hoe kleiner het gat bij een camera obscura, hoe scherper/
minder scherp het beeld.
Voorbereiden
Materiaal
•
•
•
•
•
•
•
schoendoos of koffieblik met doorzichtig deksel
aluminiumfolie
fijne naald of fijne en dikkere spijker
sterke lichtbron met matte lamp
kalkpapier
plakband
breekmes
Werkwijze
Schoendoos:
1 Maak met het breekmes in het midden van een korte zijde een vierkant gat van ongeveer 3
cm.
2 Bevestig met plakband langs de binnenzijde over dat gat een stuk aluminiumfolie. Maak met
de naald in het midden van de folie voorzichtig een heel klein gaatje.
3 Snijd in de achterkant van de doos (de andere korte kant) een rechthoek uit tot ongeveer 3
cm van elke kant. Plak daar een stuk kalkpapier in.
4 Sluit de doos.
Koffieblik:
1 Maak met de fijne spijker een gaatje in het midden van de onderkant van het blik. Je buur
maakt een gaatje dat een beetje groter is. Let op, beide gaatjes moeten heel klein zijn.
2 Sluit het blik.
Uitvoeren
1 Richt de voorkant met het gaatje naar de lamp of naar een fel belicht onderwerp.
Kijk naar het kalkpapier of door het deksel in het koffieblik. Leg eventueel een doek over de
doos en over je hoofd.
Het beeld staat recht/omgekeerd. Verklaar dat, door het beeld te tekenen van de bovenkant
en van de onderkant van de pijl.
40
2 Vergelijk het beeld gevormd door jouw doos met het beeld gevormd bij je buur.
Hoe kleiner het gat, hoe minder scherp/even scherp/scherper het beeld.
Verklaar dat door het beeld te tekenen van een puntvormige lichtbron.
3 Bij een klein gat is het beeld van een puntvormige lichtbron Bij een groot gat is het beeld van een puntvormige lichtbron en dus
.
4 Ontwerp een methode om met een camera obscura de grootte van de zon te bepalen. Zoek
op het internet de afstand tussen de zon en de aarde op.
Reflecteren
Besluit
Bij een camera obscura is het beeld . Hoe kleiner het gat,
hoe het beeld.
Reflectie
Bij een fototoestel is de foto scherp als je een klein diafragma neemt. Bij een groot diafragma
is de achtergrond vaag.
Ga op het internet na of je met de zoekterm ‘applet pinhole’ de applet ‘The World through a
Hole’ kunt vinden. Ga de beeldvorming bij een camera obscura na met behulp van deze applet.
Thema 2: Licht en kleur zien – Schaduwvorming
41

Download Report