11
A
Optica 2 Het maken van beelden begrijpen
Beelden Van een lichtgevend voorwerp kan een positieve of bolle lens een beeld maken, bijvoorbeeld op een scherm. Een scherp beeld ontstaat achter de lens op die afstand waar de lichtstralen die vanuit één punt van het voorwerp komen, elkaar snijden (zie figuur 15a). Die afstand is de beeldafstand en zo’n snijpunt noemen we een beeldpunt. Als het scherm niet op de juiste plaats staat, ontstaat er geen beeldpunt maar een beeldvlek. Dan is het hele beeld op het scherm onscherp, zoals in figuur 15b. Het beeld op het scherm ontstaat doordat elk punt van het voorwerp scherp afgebeeld wordt op het scherm. Het is een reëel beeld, omdat het op een scherm kan worden getoond. Bij deze beeldvorming worden boven en onder met elkaar verwisseld: het beeld staat dus ‘op zijn kop’. Dat verwisselen geldt ook voor links en rechts, maar dat kun je in figuur 15 niet zien.
Figuur 15a Alle punten van de lantaarnpaal worden scherp afgebeeld op het scherm.
Met alleen een holle of negatieve lens kun je geen reëel beeld op een scherm maken. Er ontstaat wel een zogenaamd virtueel beeld. Een virtueel beeld bevindt zich aan dezelfde kant van de lens als het voorwerp en is dus niet op een scherm op te vangen. Je kunt het virtuele beeld wel zien als je in de lens kijkt. B Een
scherp beeld ontstaat op de plek waar de lichtstralen die vanuit één punt komen, elkaar snijden. B Bij een afbeelding met een positieve lens is het beeld omgekeerd. B Met alleen een negatieve lens kan geen reëel beeld worden gemaakt.
Figuur 15b Alle punten van de lantaarnpaal worden onscherp afgebeeld op het scherm.
Brandpunt en sterkte Een dunne positieve lens teken je voor het gemak als een verticale lijn met een plusteken erboven. Het optisch middelpunt O ligt in het midden van de lens. De hoofdas van de lens staat loodrecht op de lens en gaat door het optisch middelpunt. Een bolle lens breekt evenwijdige lichtstralen naar elkaar toe. De plek waar een evenwijdige bundel die langs de hoofdas invalt na de lens bij elkaar komt, is het brandpunt F van de lens. Bij een sterke lens ligt het brandpunt F dichtbij de lens, de brandpuntsafstand f is dan klein. Een zwakke lens heeft juist een grote brandpuntsafstand. Een lens heeft aan beide kanten een brandpunt, omdat de lichtbundel zowel van links als van rechts kan komen. Beide brandpunten liggen even ver van de lens en de gang van de lichtstralen is omkeerbaar. Het vlak loodrecht op de hoofdas door het brandpunt F is het brandvlak. De lichtstralen van een evenwijdige bundel die schuin op de lens invalt, komen bij elkaar in een ander punt van het brandvlak. De lichtstraal die door het optisch middelpunt van de lens gaat, wordt niet van richting veranderd. Dat komt doordat de lens in het midden vrijwel vlak is. B Alle
lichtstralen die evenwijdig aan de hoofdas op een positieve lens invallen, worden naar het brandpunt F gebroken. B Bij een sterke lens ligt het brandpunt F dichtbij de lens, de brandpuntsafstand f is dan klein. B De lichtstraal door het optisch middelpunt van de lens wordt niet van richting veranderd.
+
hoofdas
F
O
ƒ
Figuur 16 Bolle lenzen en het brandpunt +
F
O
Figuur 17 Brandvlak van een lens
brandvlak
F
F
ƒ
