Licht
Van Wikipedia
Licht is dat deel van het spectrum van elektromagnetische straling dat waarneembaar is met het oog. Licht kan natuurkundig beschreven worden als een deeltje en als een golf.
De drie variabelen die licht beschrijven, zijn de lichtsterkte (ofwel amplitude), de kleur (ofwel frequentie) en de polarisatie (ofwel de trillingshoek). De studie van licht en de interactie van licht met materie heet optica.
Inhoud |
[bewerk] Is licht een deeltje of een golf?
In de 17e eeuw was het Christiaan Huygens die als eerste beweerde dat het licht een golfbeweging was. Hiervoor pleitte het interferentieverschijnsel. Dit werd tegengesproken door Isaac Newton, die stelde dat het licht uit een snelle stroom deeltjes bestond, de zgn. fotonen. Dit leidde in die tijd tot een felle discussie, waarin achteraf gezien beiden gelijk hadden. De twee theorieën konden pas worden verenigd met de opkomst van de kwantummechanica. Licht kan zowel opgevat worden als golfverschijnsel als ook als een stroom fotonen (lichtquanten). Het is daarmee niet goed visueel te beschrijven, maar alleen met wiskundige vergelijkingen.
[bewerk] Ontstaan van licht
Als atomen genoeg verhit worden of op een andere manier in een geëxciteerde toestand terecht komen, kunnen de buitenste elektronen een hoger (excited of in Nederlands geëxciteerd) energieniveau krijgen. Wanneer het elektron terugkeert naar een lager energieniveau, wordt de extra energie in de vorm van een foton (een deeltje met een lading energie, maar vrijwel zonder massa), uitgezonden. De hoeveelheid energie die het deeltje meekrijgt bepaalt de frequentie en de golflengte van de lichtgolf (en daarmee de kleur van het licht).
[bewerk] Lichtsnelheid en bewegingsrichting
De snelheid waarmee licht beweegt wordt lichtsnelheid genoemd. Deze is in een isotroop medium constant.
Licht plant zich voort door een vacuüm met een snelheid van precies 299.792.458 meter per seconde ( = ca. 300.000 km/s). In een medium als water, lucht of glas kan de snelheid lager zijn. Dit komt door de interactie tussen de elektrische vector van de lichtgolven en de elektronenwolken om de atomen waaruit het medium is opgebouwd.
De (constante) snelheid in een vacuüm wordt in de natuurkunde aangeduid met de letter c. Verwarrend genoeg wordt deze constante meestal ook lichtsnelheid genoemd, hoewel lichtsnelheid in vacuüm eigenlijk correcter zou zijn.
[bewerk] Breking (refractie), weerkaatsing (reflectie) en buiging (diffractie)
Als licht door een transparant medium (zoals lucht, water, of glas) beweegt, wordt de voortplanting vertraagd met een factor die brekingsindex wordt genoemd (zie ook: Wet van Snellius). De brekingsindex is de verhouding tussen de lichtsnelheid in het medium en de lichtsnelheid in een vacuüm (de constante c).
Als licht door een oppervlak tussen twee media beweegt, kan een deel gereflecteerd worden, dit gebeurt onder dezelfde hoek waarmee het licht inviel.
Als licht door een opening gaat die kleiner is dan de golflengte, buigt licht af, zoals water dat doet. (Zie golfbakexperimenten)
[bewerk] Licht in anisotrope media
In een anisotroop medium zal de lichtsnelheid verschillend zijn afhankelijk van de richting. Het licht zal daarom, zodra het in het medium komt, meestal een afwijking in bewegingsrichting krijgen. Dit heeft als gevolg dat de golfnormaal, de richting loodrecht op het golffront, niet meer loodrecht op de richting van de lichtgolf hoeft te staan.
[bewerk] Lichtsterkte
De intensiteit van licht wordt de lichtsterkte genoemd, de eenheid van lichtsterkte is de candela (afgekort cd). De minimum lichtsterkte voor kleurwaarneming bedraagt ongeveer 3 cd/m2. Van de zon ontvangen we ongeveer 2.000.000.000 cd/m2 (Dit heet de zonneconstante) en van de (volle) maan ongeveer 2500 cd/m2.
[bewerk] Lichtspectrum
Als licht als een golf wordt gezien, volgt daaruit dat het een frequentie en een golflengte heeft. Lichtgolven hebben zowel elektrische als magnetische eigenschappen en zijn daarom electromagnetische straling. Electromagnetische straling kan worden ingedeeld op frequentie of golflengte, volgens een spectrum. Hoewel het handiger zou zijn de frequentie te gebruiken, omdat die niet verandert per medium, wordt hiervoor meestal de golflengte gebruikt, die het licht in een vacuüm heeft.
Het zichtbare spectrum van licht heeft een golflengte tussen 380 nm en 780 nm (in een vacuüm). De verschillende golflengten worden door het oog gezien als verschillende kleuren: rood voor de langste golflengte en violet voor de kortste. De grootste gevoeligheid van het menselijk oog ligt bij ca. 550 nm (geelgroen) bij daglicht en bij 500 nm (blauwgroen) bij nacht.
| rood ligt tussen | 650 nm en 780nm (in vacuüm) |
| oranje | 585 nm en 650nm |
| geel | 575 nm en 585nm |
| groen | 490 nm en 575nm |
| blauw | 420 nm en 490nm |
| violet | 380 nm en 420nm |
Bij golflengtes boven de 780 nm spreekt men van infrarood licht, bij golflengtes onder de 380 nm van ultraviolet licht. Beide zijn niet door de mens waarneembaar. Sommige dieren kunnen licht(straling) zien die de mens niet met het oog kan waarnemen.
Als lichtgolven allemaal dezelfde golflengte/frequentie hebben, zal de kleur die bij die frequentie hoort "gezien" worden. Men heeft het dan over monochromatisch licht. In de natuur komt echter meestal polychromatisch licht voor, wat bestaat uit golven die verschillende golflengtes hebben. Nog steeds ziet het oog maar één kleur, die een optelsom van de verschillende golven is. Als alle golflengtes van het zichtbare deel van het spectrum in gelijke mate aanwezig zijn, zien we de kleur wit. Combinaties van lichtgolven van complementaire kleuren zullen ook als wit gezien worden. Sommige kleuren, zoals de kleur bruin, kunnen alleen gevormd worden uit combinaties van verschillende golflengtes.
[bewerk] Interferentie en polarisatie van licht
Omdat licht als een golf kan worden beschouwd, kan bij licht ook interferentie van golven optreden. Natuurlijk licht bestaat echter uit zoveel verschillende golven, dat interferentie niet opvalt.
Licht dat door interferentie van golven speciale eigenschappen heeft, wordt gepolariseerd licht genoemd. De bekendste vorm van gepolariseerd licht is lineair gepolariseerd licht, waarin alle golven hun amplitudes in dezelfde richting hebben.
[bewerk] Lichtbronnen
Van oudsher is het de zon die voor licht zorgt. Toch kan men zelf licht opwekken. Dit kan met behulp van vuur en met lampen.
Een bron van bijzonder, namelijk coherent, licht is de laser. In de telecommunicatie wordt de glasvezel ingezet om snel grote hoeveelheden gedigitaliseerde informatie te versturen door middel van het verzenden van lichtsignalen opgewekt door een laser. Een van de oudste vormen van telecommunicatie door middel van lichtsignalen maakte gebruik van de semafoor.
[bewerk] Externe links
- Proefjes over licht op proefjes.nl
 |
Meer afbeeldingen die bij dit onderwerp horen kunt u vinden in de categorie Light van Wikimedia Commons. |
