Samenvatting Systematische Natuurkunde VWO Hoofdstuk 4 Eigenschappen van stoffen en materialen

Hoofdstuk 4 Eigenschappen van stoffen en materialen
Paragraaf 4.1 Optische eigenschappen
Chemische eigenschappen hangen samen met processen waarbij nieuwe stoffen ontstaan (b.v.
verbranden, roesten, reacties met zuren en basen). Ook de giftigheid van een stof is een chemische
eigenschap.

Fysische eigenschappen gaan over processen waarbij materialen wel veranderen, maar er geen
nieuwe stoffen ontstaan (b.v. smelten).

Optische eigenschappen hebben te maken met het gedrag van licht. Als licht op een voorwerp valt,
kunnen er drie dingen gebeuren:
 Het licht kan worden weerkaatst
 Het licht kan worden geabsorbeerd
 Het licht kan worden doorgelaten en gebroken

Weerkaatsing
Bij weerkaatsing kijken we naar de hoek tussen de lichtstraal en de normaal (lijn door een punt
loodrecht op het oppervlak). De hoek tussen de invallende lichtstraal en de normaal heet de hoek
van inval (i), de andere heet de hoek van terugkaatsing (t).

Bij weerkaatsing van licht maakt het oppervlak verschil. Als het oppervlak ruw is, worden de
lichtstralen in allerlei richtingen weerkaatst. Is het oppervlak glad, dan werkt het als een spiegel en is
de hoek van inval de hoek van uitval:
i = t (in graden)

Absorptie van licht
Wit licht bevat alle kleuren van de regenboog (zie afbeelding).
Een blauw voorwerp neemt alle kleuren uit wit licht op, behalve de
blauwe kleur. De blauwe kleur wordt weerkaatst. Hierdoor zien wij het
blauwe voorwerp als blauw.
Stel er valt geen wit, maar oranje licht op het blauwe voorwerp, dan neem
het blauwe voorwerp al het licht op. Hierdoor zien wij het blauwe
voorwerp dan als zwart.

Breking van licht
Als een lichtstraal loodrecht op een doorzichtige stof valt, treedt er geen breking op. Als er wel
breking optreed, maakt de lichtstraal in de nieuwe stof een hoek van breking (r). Dat kan naar de
normaal toe of van de normaal af zijn.

, De brekingsindex geeft aan hoe groot de hoek van breking is. Hoe groter de brekingsindex, hoe
sterker de lichtstraal wordt gebroken.
nAB = sin iA / sin rB
nAB brekingsindex voor de overgang van stof A naar stof B
iA de hoek van inval in stof A in graden
iB de hoek van breking in stof B in graden

Wanneer de brekingsindex weet, kun je ook berekenen hoe de lichtstraal van stof B naar stof A loopt:
nBA = 1 / nAB
BINAS 18: enkele brekingsindices van stoffen, waarbij het gaat om de overgang van lucht naar de stof

Totale terugkaatsing
De hoek van breking kan maximaal 90֯ worden. De hoek van inval die hoort bij een brekingshoek van
90֯ heet de grenshoek (g). Als de hoek van inval groter is dan de grenshoek, dan treedt er totale
terugkaatsing op.




Voor het verband tussen de grenshoek en de brekingsindex geld:
sin g = 1 / nBA
g de grenshoek in graden
n de brekingsindex van de stof

Voorbeeldopgave: bereken de grenshoek van perspex.
Bekende gegevens:
Uit BINAS tabel 18 blijkt dat nperspex = 1,49 en je weet: sin g = 1 / nBA
Uitwerking:
nBA = 1 / nAB = ,49 = 0,671
sin g = 1 / nBA = ,671
g = 42,2֯

Glasvezelkabel
 Bestaat uit een kern en een
buitenmantel.
 nkern < 1, zodat een lichtstraal van de kern
naar de buitenmantel van de normaal af breekt. Zo wordt bij de wand totaal teruggekaatst.
 Hierdoor kan licht over grote afstanden met weinig lichtverlies worden getransporteerd
 B.v. signalen voor telefoon, tv en internet worden op deze manier verstuurd
 Glasvezelkabels zijn heel buigzaam