Geluid en licht: trillingen, breking, lenzen en kleur
Domein Geluid en licht: trillingen, breking en beeld
Dit domein gaat over golven: hoe geluid ontstaat en zich voortplant, wanneer geluid hinderlijk is, en hoe licht terugkaatst, breekt en door een lens een beeld maakt. Ook kleur en filters komen aan bod.
Geluid
Geluid ontstaat als een voorwerp trilt en de lucht in beweging brengt. De frequentie f is het aantal trillingen per seconde, in hertz (Hz); de trillingstijd T is de tijd van één trilling, met f = 1 / T. Een grotere frequentie hoor je als een hogere toon, een grotere amplitude als meer volume. Het menselijk oor hoort ongeveer van 20 Hz tot 20 000 Hz; daarboven is ultrasoon. Geluid heeft een medium nodig en plant zich in lucht voort met ongeveer 340 m/s. Geluidsoverlast meet je in decibel (dB); bij 80 dB of meer kan langdurige blootstelling schadelijk zijn.
Terugkaatsing en breking
Bij terugkaatsing geldt: de hoek van inval is gelijk aan de hoek van terugkaatsing, beide gemeten ten opzichte van de normaal (de loodlijn op het oppervlak). Gaat licht van lucht naar water of glas, dan breekt het naar de normaal toe; van water naar lucht breekt het van de normaal af. De frequentie en de kleur veranderen niet, de golflengte wel.
Lenzen en kleur
Een bolle lens (convergerende lens) bundelt licht en maakt een reëel beeld; een holle lens spreidt licht. Bij wit licht zie je door een prisma de kleuren van het spectrum. Een rood filter laat rood door en absorbeert de rest; een rood voorwerp weerkaatst rood en absorbeert andere kleuren.
Voorbeeld met redenering
Een stemvork trilt met een trillingstijd van 0,0040 s. Dan is f = 1 / 0,0040 = 250 Hz. Dat ligt ruim binnen het hoorbare gebied, dus je hoort een vrij lage toon. Reken T altijd eerst om naar seconden als die in milliseconden is gegeven.
Valkuilen
- Hoeken meten met het oppervlak in plaats van met de normaal.
- Bij breking de verkeerde richting op redeneren.
- Denken dat kleur verandert bij breking.
- dB en Hz verwisselen: dB zegt iets over sterkte, Hz over toonhoogte.