Er bestaan twee soorten brillenglazen:
- bolle (met een positieve sterkte) en
- holle (met een negatieve sterkte).
In de figuren hieronder is getekend hoe een evenwijdige lichtbundel door elk van deze brillenglazen wordt gebroken. Bijziende mensen, die zonder bril niet scherp zien in de verte, hebben holle brillenglazen.
Cynthia heeft het beroemde boek Lord of the Flies van William Golding gelezen. Daarin maken jongens op een onbewoond eiland vuur door de bril van een bijziende jongen als brandglas te gebruiken.
Volgens Cynthia kan dat niet!
Opgaven
a) Leg uit dat Cynthia gelijk heeft.
In figuur 1 is getekend hoe een lichtstraal door (een gedeelte van) een hol brillenglas gebroken wordt.
b) Maak een afdruk van figuur 1. Bepaal aan de hand van deze figuur de brekingsindex van de stof waarvan het brillenglas gemaakt is.
Cynthia giet water op het brillenglas (zie figuur 2). Ze denkt dat op die manier de negatieve lens positief kan worden en dus toch als brandglas is te gebruiken. Voor lichtstralen die van water naar het brillenglas gaan, is de brekingsindex nwater > bril > 1 maar kleiner dan de brekingsindex die in vraag 2 is bepaald. In figuur 2 is met een stippellijn getekend hoe de invallende lichtstraal werd gebroken toen het glas nog niet met water was gevuld.
In de figuur zijn bovendien drie lichtstralen, a, b en c, getekend. Een van deze drie lichtstralen geeft op de juiste wijze weer hoe de invallende lichtstraal door het met water gevulde brillenglas wordt gebroken.
c) Beantwoord de volgende vragen:
- Welke lichtstraal is juist getekend?
- Leg uit waarom de andere twee lichtstralen niet juist zijn getekend.
Cynthia neemt de proef op de som om te kijken of ze gelijk heeft. Ze laat een evenwijdige lichtbundel op het met water gevulde brillenglas vallen.
Ze constateert dat de brandpuntsafstand gelijk is aan 67 cm.
d) Bereken de sterkte van het met water gevulde brillenglas.
Uitwerkingen
Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.
Uitwerking vraag (a)
De jonger is bijziend en zijn bril heeft dus holle glazen. Alleen bolle glazen kunnen licht concentreren in 1 punt. Cynthia heeft dus gelijk.
Uitwerking vraag (b)
De brekingsindex bij de overgang van lucht naar brillenglas kan bepaald worden met behulp van de wet van Snellius:
n = sin i / sin r
De hoeken i en r kunnen afgelezen worden uit de figuur. Het blijkt dat i = 40° en r = 25°.
Als i en r ingevuld worden in de wet van Snellius kan n gevonden worden. Het blijkt dat n = 1,5.
Uitwerking vraag (c)
- Lichtstraal b is juist getekend.
- Lichtstraal a is niet juist omdat de lichtstraal bij de overgang van water naar glas van de normaal afbreekt.
- Lichtstraal c is niet juist omdat de lichtstraal nog meer breekt dan bij de overgang van lucht naar glas.
Uitwerking vraag (d)
De sterkte wordt gegeven door wordt gegeven door:
S = 1 / f
met f de brandpuntsafstand, die gegeven is in de vraag, namelijk 67 cm. We moeten dit echter wel weergeven in de SI-eenheden, het wordt dus 0,67 m. Dit geeft:
S = 1 / 0.67 = 1,5 dpt
