Proef 2M-5.5b Constructiestralen bij een bolle lens

3 december

Doel voor de docenten: de docenten kennen een voorbeeld van een didactiek hoe de relatie te leggen tussen een proef (hier: de afbeelding van een voorwerp met een bolle lens) en de schematische/theoretische uitwerking ervan (hier: de constructie van het beeld).

Doel van de proef: de leerlingen begrijpen de relatie tussen de werkelijke afbeelding van een voorwerp door een bolle (positieve) lens op een scherm en de schematische tekening ervan met constructiestralen.

Benodigdheden:

Zie Proef 2M-5.4c Breking door een lens.

Uitvoering. Ze in het lichtkastje een plaatje met één spleet. Zet de bolle lens op een wit papier of papier met een gradenboog. Teken zijn hoofdas van de lens en geef daarop beide brandpunten van de lens aan.

Teken een pijl loodrecht op de hoofdas (lengte bijv. 2 cm), als voorwerp voor de lens (bijv. v = 13,3 cm), die achter de lens wordt afgebeeld. In het vervolg gaat het erom de drie constructiestralen die van de pijlpunt L uitgaan, zichtbaar te maken.

Constructiestraal 1: Richt de lichtstraal via L op het optisch middelpunt van de lens. Laat zien dat deze (bijna) ongebroken doorgaat. In feite krijgt hij een kleine verschuiving, vergelijkbaar met een planparallelle plaat. Beargumenteer dat je deze straal bij een dunne lens (verwaarloosbare verschuiving) als ‘ongebroken’ kunt zien.

Constructiestraal 2: Richt de lichtstaal op L, evenwijdig aan de hoofdas van de bolle lens. Laat zien dat die lichtstaat na breking door het brandpunt achter de lens gaat.

Constructiestraal 3: Laat nu een straal via L door het brandpunt vóór de lens op de lens vallen. Laat zien dat die evenwijdig aan de hoofdas verder gaat.

De drie stralen snijden elkaar in één punt, het beeldpunt B van de pijlpunt L. Daarmee kan het beeld van de pijl als geheel verkregen worden door vanuit B een loodlijn op de hoofdas te trekken. In ons voorbeeld is de beeldafstand b = 20 cm en de lengte van de beeld-pijl BB’ = 3 cm. Dit is conform de lenzenformule.

NB: Door onnauwkeurigheden in richting (een mm verschuiving levert al een flink andere loop van de lichtstraal op) en in de lens zelf (o.a. zijn dikte) komen de drie stralen vaak niet precies in één punt uit.

Leswerk