natuurkunde

Positieve en negatieve lens - beeldvorming (2)

Deze applet laat zien hoe je met positieve en negatieve lenzen van een origineel een beeld maakt. Je kunt ook beeldvorming met bolle en holle spiegels bestuderen.

Applet: General Physics Animations,  B. Surendranath
www.surendranath.org

---

Beeldvorming

Een lens is een doorzichtig stuk glas of plastic met een speciale vorm: bol of hol. Door die speciale vorm breekt een lens doorvallend licht ook speciaal. Daardoor kan een lens van een voorwerp dat voor de lens staat (een origineel) een beeld maken.

De applet

De applet start met een positieve lens.

• De twee gele stippen direct rondom de lens zijn de brandpunten.
• De rode pijl links is een voorwerp. Dat staat precies twee keer zo ver voor de lens als het brandpunt.
• De lens maakt van dat voorwerp een beeld: de blauwe pijl aan de andere kant.
• Als je rechtsboven het vinkje voor 'Beam' weghaalt, zie je de drie bijzondere lichtstralen waarmee je het beeld construeert. Ze komen alle drie uit de top van het voorwerp:
  • Een lichtstraal evenwijdig aan de hoofdas. Die gaat na breking door het rechterbrandpunt.
  • Een lichtstraal door het midden van de lens. Die wordt niet gebroken.
  • Een lichtstraal door het linkerbrandpunt. Die loopt na breking evenwijdig aan de hoofdas.
  Het beeld is nu even groot als het voorwerp. Dat is altijd zo als het voorwerp precies twee keer zo ver voor de lens staat als het brandpunt.

Onderzoek

• De brandpuntsafstand (f) maak je groter of kleiner met de +/- knoppen of door een brandpunt te verslepen.
  Hoe groter de brandpuntsafstand, hoe zwakker de lens.
• De voorwerpsafstand (u) maak je groter of kleiner met de +/- knoppen of door de rode pijl te verslepen.
• Onderaan worden steeds berekend:
  • De hoogte van het beeld ('Image height').
  • De beeldsafstand ('Image distance').
  • De vergroting ('Magnification').
• Rechtsboven kies je een bolle lens (convex), een holle lens (concave), een bolle of een holle spiegel.

Ga de volgende dingen na:

• Een bolle lens (ook wel positieve of convergerende lens) kan vergrote en verkleinde beelden maken, reële en virtuele.
  • Reëel beeld
    Is de voorwerpsafstand u groter dan f dan is het beeld reëel en omgekeerd. Je neemt b in de berekeningen positief.
    Het beeld is...
    ...verkleind als u > 2⋅f  (fotografie).
    ...vergroot als u < 2⋅f  (diaprojectie).
    ...even groot als het voorwerp als u = 2⋅f.
  • Virtueel beeld
    Is u kleiner dan f dan is het beeld virtueel, rechtop-
    staand en altijd vergroot (loep). Je neemt b in de berekeningen negatief.
  • Geen beeld
    Is u gelijk aan f dan is er geen beeld, want de uittredende lichtstralen zijn evenwijdig.
• Een holle lens (ook wel negatieve of divergerende lens) maakt altijd verkleinde, virtuele beelden.
• Je kunt bij elke voorwerpsafstand de bijbehorende beeldsafstand narekenen met de lensformule:
  
  Bij een bolle lens neem je de brandpuntsafstand in de berekeningen altijd positief, bij een holle lens negatief.