27
4
A
Optica
Eigenschappen van licht
ONTDEKKEN Bij het kijken naar beelden maak je gebruik van eigenschappen van licht, zoals weerkaatsing van licht aan spiegels en breking van licht bij lenzen. Dat zijn niet de enige eigenschappen van licht. Licht ‘beweegt’ bijvoorbeeld altijd met de lichtsnelheid en kan niet stilgezet of vastgepakt worden. Licht is ook energie, dat merk je als je in het zonlicht staat. Al die eigenschappen roepen de vraag op wat licht is. Zijn het kleine deeltjes, zoals Newton dacht, of is het toch iets anders? En hoe kun je de eigenschappen van licht verklaren?
Experiment 8: Lichtsnelheid berekenen
PA R AG R A A F V R A AG Welke eigenschappen heeft licht en hoe kun je die eigenschappen verklaren?
BEGRIJPEN Lichtsnelheid Er is alleen licht als er ergens een lichtbron is die dat licht heeft uitgezonden. Heel lang werd gedacht dat uitzenden en waarnemen tegelijkertijd gebeuren. Als je ‘het licht uitdoet’, is het immers meteen overal donker. Toch duurt het even voordat het licht van de bron bij de ontvanger is gekomen. Zo doet het licht van de zon er 8 minuten over om naar de aarde te komen. En het licht van de dichtstbijzijnde ster doet er 4 jaar over. Met sterke telescopen zijn zelfs sterren waar te nemen die zo ver weg zijn dat het licht dat wij ontvangen al miljarden jaren geleden is uitgezonden. Hoogstwaarschijnlijk schijnen die sterren al lang niet meer of bestaan ze niet eens meer. Dat wij op aarde weinig merken van een tijdsverschil tussen zenden en ontvangen van licht, komt doordat de lichtsnelheid zo onvoorstelbaar groot is: 300 000 km/s (netter geschreven 3,00 ∙ 108 m/s). B Lichtsignalen
Figuur 45 Lichtsporen
hebben in vacuüm (en in lucht) altijd dezelfde snelheid van
3,00 ∙ 10 m/s. 8
Deeltje en golf Licht bestaat uit heel kleine afgemeten hoeveelheden energie, die fotonen genoemd worden. Fotonen worden ook wel lichtdeeltjes genoemd, maar het zijn geen ‘gewone’ deeltjes. Je kunt ze immers niet vastpakken of afremmen. Ze kunnen niet stil liggen en ze hebben geen massa. Als een foton op je arm komt, wordt de energie van het foton geabsorbeerd en daarmee bestaat het niet meer. Het is geabsorbeerd en het enige dat is overgebleven is een heel klein beetje warmte. Licht brengt dus energie over van een zender naar een ontvanger. Een doorzichtige stof absorbeert een deel van de fotonen en verzwakt daarmee het doorgaande licht een beetje. Tegelijkertijd vertoont een bundel fotonen ook golfgedrag. De frequentie bepaalt de kleur van het licht en ook de energie per foton. De frequentie van zichtbaar licht is heel hoog, van 4 ∙ 1014 Hz (rood licht) tot 8 ∙ 1014 Hz (violet licht). De fotonenergie is evenredig met de frequentie. Blauwe fotonen hebben dan ook meer energie dan rode fotonen.
Experiment 9: Absorptie van licht
