Hoofdstuk 4 Eigenschappen van stoffen en materialen
4.1 Optische eigenschappen
Bij de keuze van materialen voor een product, kijkt de ontwerper naar de eigenschappen van de
materialen: de chemische en fysische eigenschappen. Chemische eigenschappen hangen samen
met processen waarbij nieuwe stoffen ontstaan (verbranden, roesten, reacties met zuren en
basen, giftigheid van een stof). Fysische eigenschappen gaan over processen waarbij de
materialen wel veranderen, maar er ontstaan geen nieuwe stoffen (smelten van ijs).
Optische eigenschappen zijn eigenschappen die te maken hebben met het gedrag van licht
(koper is roodbruin, gepolijste metalen kunnen gebruikt worden als spiegels, glas is doorzichtig).
Als licht op een voorwerp valt kunnen er drie dingen gebeuren:
- Het licht wordt weerkaatst.
- Het licht wordt geabsorbeerd.
- Het licht wordt doorgelaten en gebroken.
Bij de weerkaatsing van licht, zijn er twee mogelijkheden. Als het licht op een glad oppervlak valt
(net als een spiegel), dan worden alle lichtstralen in een evenwijdige lichtbundel op dezelfde
manier weerkaatst, dit is spiegelende weerkaatsing. Als het licht op een ruw oppervlak valt, dan
worden de lichtstralen dan in allerlei richtingen weerkaatst, dit is diffuse weerkaatsing.
Bij weerkaatsing kijk je naar de hoek tussen een lichtstraal en de normaal. De normaal in een
punt is een lijn loodrecht op het oppervlak. De hoek tussen de invallende lichtstraal en de normaal
noem je de hoek van inval (i). De andere hoek is de hoek van terugkaatsing (t). Bij elke vorm
van terugkaatsing zijn beide hoeken aan elkaar gelijk. Er geldt dus: i = t met de hoeken in graden.
De loop van een lichtstraal verandert niet bij omkering van de richting van
de lichtstraal. Je geeft de richting aan met een pijltje in de lichtstraal.
Zwart absorbeert het licht, wit weerkaatst het. Kleuren absorberen hun
eigen kleur licht en wit bevat alle kleuren.
Als een lichtstraal loodrecht op een doorzichtige stof valt, gaat de
lichtstraal rechtdoor en valt dan samen met de normaal. Als een
lichtstraal niet loodrecht valt, maar wel op een doorzichtige stof valt, dan
breekt de lichtstraal (breking). Als het een glad oppervlak is, wordt er ook
een klein deel weerkaatst.
De hoek die de gebroken lichtstraal maakt met de normaal heet de hoek van
breking (r). Bij overgang van lucht (A) naar glas (B) is hoek r kleiner dan hoek i, er
is breking naar de normaal toe. Er is dan een verband tussen de hoek van inval en
breking: nA>B = sin iA / sin rB, n is de brekingsindex voor de overgang van stof A
naar stof B.
Bij een grotere brekingsindex en een zelfde hoek van inval hoort een kleinere hoek
van breking. Dus bij een grotere brekingsindex wordt de lichtstraal sterker
gebroken. Als een lichtstraal van glas (B) naar lucht (A) loopt, dan breekt de
lichtstraal van de normaal af. Wat r was, is nu i en andersom, hierbij geldt:
nB>A = 1 / nA>B (BINAS tabel 18).
4.1 Optische eigenschappen
Bij de keuze van materialen voor een product, kijkt de ontwerper naar de eigenschappen van de
materialen: de chemische en fysische eigenschappen. Chemische eigenschappen hangen samen
met processen waarbij nieuwe stoffen ontstaan (verbranden, roesten, reacties met zuren en
basen, giftigheid van een stof). Fysische eigenschappen gaan over processen waarbij de
materialen wel veranderen, maar er ontstaan geen nieuwe stoffen (smelten van ijs).
Optische eigenschappen zijn eigenschappen die te maken hebben met het gedrag van licht
(koper is roodbruin, gepolijste metalen kunnen gebruikt worden als spiegels, glas is doorzichtig).
Als licht op een voorwerp valt kunnen er drie dingen gebeuren:
- Het licht wordt weerkaatst.
- Het licht wordt geabsorbeerd.
- Het licht wordt doorgelaten en gebroken.
Bij de weerkaatsing van licht, zijn er twee mogelijkheden. Als het licht op een glad oppervlak valt
(net als een spiegel), dan worden alle lichtstralen in een evenwijdige lichtbundel op dezelfde
manier weerkaatst, dit is spiegelende weerkaatsing. Als het licht op een ruw oppervlak valt, dan
worden de lichtstralen dan in allerlei richtingen weerkaatst, dit is diffuse weerkaatsing.
Bij weerkaatsing kijk je naar de hoek tussen een lichtstraal en de normaal. De normaal in een
punt is een lijn loodrecht op het oppervlak. De hoek tussen de invallende lichtstraal en de normaal
noem je de hoek van inval (i). De andere hoek is de hoek van terugkaatsing (t). Bij elke vorm
van terugkaatsing zijn beide hoeken aan elkaar gelijk. Er geldt dus: i = t met de hoeken in graden.
De loop van een lichtstraal verandert niet bij omkering van de richting van
de lichtstraal. Je geeft de richting aan met een pijltje in de lichtstraal.
Zwart absorbeert het licht, wit weerkaatst het. Kleuren absorberen hun
eigen kleur licht en wit bevat alle kleuren.
Als een lichtstraal loodrecht op een doorzichtige stof valt, gaat de
lichtstraal rechtdoor en valt dan samen met de normaal. Als een
lichtstraal niet loodrecht valt, maar wel op een doorzichtige stof valt, dan
breekt de lichtstraal (breking). Als het een glad oppervlak is, wordt er ook
een klein deel weerkaatst.
De hoek die de gebroken lichtstraal maakt met de normaal heet de hoek van
breking (r). Bij overgang van lucht (A) naar glas (B) is hoek r kleiner dan hoek i, er
is breking naar de normaal toe. Er is dan een verband tussen de hoek van inval en
breking: nA>B = sin iA / sin rB, n is de brekingsindex voor de overgang van stof A
naar stof B.
Bij een grotere brekingsindex en een zelfde hoek van inval hoort een kleinere hoek
van breking. Dus bij een grotere brekingsindex wordt de lichtstraal sterker
gebroken. Als een lichtstraal van glas (B) naar lucht (A) loopt, dan breekt de
lichtstraal van de normaal af. Wat r was, is nu i en andersom, hierbij geldt:
nB>A = 1 / nA>B (BINAS tabel 18).
