Welke natuurkundige onderwerpen komen aan bod?
In de brochure vind je uitleg over golven in water, geluid en licht. Concepten als breking, verstrooiing, interferentie, amplitude, frequentie, golflengte. In het hoofdstuk optica gaat het o.a. over de lenzenformule, lenzen, vergroting, brandpunt, een scherp beeld en abberaties. In de diverse practica gaan de leerlingen de suikerconcentratie in water bepalen, de lenzenformule testen, afbuiging door een diffractie-rooster bepalen, polarisatie ervaren, IR en UV-licht bestuderen, de licht- en geluidssnelheid bepalen, de proeven van Melde en Kundt uitvoeren. Golflengte en frequentie worden d.m.v. een golfbak duidelijk gemaakt.
Download de brochure "golven, licht en optica"
Onze brochure van 80 pagina's staat boordevol theoretische uitleg, interessante practica, en de benodigde producten.
Download hieronder de brochure, print hem (deels) uit en gebruik hem in jouw lessen!
Verschillende hoofdstukken
Golf- en lichtverschijnselen
in de natuur
Al duizenden jaren maken golf- en lichtverschijnselen deel uit van onze dagelijkse waarnemingen in de natuur. Natuurkundigen zoals Christiaan Huygens, Isaac Newton en Heinrich Hertz hebben hun licht laten schijnen op deze verschijnselen en hiervoor verklaringen gevonden.
Golven
In de natuurkunde definiëren we een golf als “een zich ruimtelijk voortplantende verandering of trilling van een plaats- en tijdsafhankelijke fysische grootheid”. Simpel gezegd: een trilling die zich door een medium (lucht, metaal, water, enz.) beweegt.
Licht
“Wat is licht?” Dankzij natuurkundigen zoals Isaac Newton, Christiaan Huygens, Albert Michelson, Thomas Young en zelfs Albert Einstein weten we nu een stuk meer over de eigenschappen van licht. Leer over de lichtsnelheid, het golfkarakter van licht en veel meer.
Optica
Optische instrumenten, zoals telescopen, vergrootglazen, microscopen, camera's of brillen hebben een wereld geopend voor de mensheid. Leer meer over de lenzenformule, optische afwijkingen, breking, scherpe beelden en meer.
Eigenschappen van golven
Een golf is een trilling die zich door een medium (zoals lucht, water of zelfs lege ruimte) voortbeweegt en energie van het ene punt naar het andere overbrengt zonder materie rechtstreeks te transporteren. Golven worden gekenmerkt door hun amplitude (de sterkte van de golf), golflengte (de afstand tussen twee golftoppen), frequentie (aantal golven dat per tijdseenheid een vast punt passeert) en snelheid (hoe snel een golf zich door het medium beweegt).
Golven kunnen worden ingedeeld in twee hoofdtypen: transversale en longitudinale golven.
Transversale golven worden gekenmerkt door de verstoring van de golf die loodrecht op de voortplantingsrichting beweegt. Longitudinale golven daarentegen hebben verstoringen die parallel lopen aan de voortplantingsrichting, zoals geluidsgolven die door de lucht reizen.
Voorbeelden van golfverschijnselen zijn mechanische golven zoals geluid en aardbevingen, maar ook elektromagnetische golven zoals licht en radiogolven. Snelheid van de golf, de frequentie en de golflengte, zijn belangrijk om te begrijpen hoe golven zich onder verschillende omstandigheden gedragen.
Practicum: Bepaal de geluidssnelheid in lucht
In dit practicum ga je een aantal metingen uitvoeren, waarbij je de afstand tussen de geluidsbron en de microfoons varieert. Je meet de verstreken tijd met een practicum timer. De gevonden waarden zet je uit
in een grafiek. Je trekt dan een lijn door de punten en vindt zo de waarde van de geluidssnelheid in lucht.
Hoe ontstaan golven?
Golven worden in de natuur gevormd via verschillende mechanismen, afhankelijk van het type golf. Watergolven kunnen bijvoorbeeld ontstaan door een combinatie van de wind en getijde, terwijl geluidsgolven ontstaan als gevolg van trillende voorwerpen. Licht ontstaat als atomen met een hoge energie (door botsing of straling) vanuit een 'aangeslagen toestand' fotonen uitzenden en zo hun overtollige energie afstaan.
Vibrator elektromagnetisch 6V 1A
Elektromagnetische vibrator die trillingen geeft in combinatie met een functiegenerator. De originele versie van Frederiksen. Vaak gekopieerd, nooit geëvenaard.
Deze vibrator heeft een dubbel uitgevoerde conus wat zorgt voor hoge stabiliteit en een erg lange levensduur.
Technologische toepassingen van golven
Op technologisch vlak zijn golven van fundamenteel belang voor de ontwikkeling van radar en echografie, die beide golfeigenschappen gebruiken om objecten en structuren te 'zien' die anders onzichtbaar zouden zijn voor het blote oog.
Radar maakt gebruik van radiogolven om de positie en snelheid van objecten te detecteren, wat essentieel is voor weerrapportage tot vliegtuignavigatie. Echografie daarentegen maakt gebruik van hoogfrequente geluidsgolven voor b.v. om afbeeldingen te maken van de binnenkant van het lichaam, wat vaak wordt gebruikt in de geneeskunde en de gezondheidszorg, b.v. om de menselijke gezondheid of de ontwikkeling van een foetus tijdens de zwangerschap te monitoren. Röntgenstraling wordt ook gebruikt om foto's van de binnenkant van het menselijk lichaam te maken.
En wat te denken van draadloze communicatie via WiFi, 4G/5G netwerk, Bluetooth of radiogolven. Zonder deze technologie zou de wereld er heel anders uit zien.
Practicum: Golfverschijnselen in een golfbak
Wat er met (water) golven gebeurt als ze verschillende obstakels tegenkomen, kan worden gedemonstreerd met een golfbak. Laat leerlingen op een begrijpelijke manier interferentie, golflengte, voortplantingssnelheid en frequentie onderzoeken.
Dualiteit van golven en deeltjes
De dualiteit van golven en deeltjes is een beginsel van de kwantummechanica dat zegt dat alle deeltjes zich onder bepaalde omstandigheden als golven gedragen en alle golven zich onder bepaalde omstandigheden als een stroom deeltjes gedragen.
Voor deze brochure gaat dit onderwerp net iets te ver, omdat Eurofysica zich op middelbare scholen richt. Maar er zitten wel een aantal experimenten in de brochure, waar met diffractie roosters en laser licht van verschillende golflengtes de interferentie van licht bepaald wordt: de wet van Bragg.