Licht en schaduw

Waarom dit ertoe doet

Licht lijkt vanzelfsprekend, maar kinderen hebben er veel spontane, foute ideeën over: dat de maan zelf licht geeft, dat je ogen "stralen" uitsturen om te kunnen zien, of dat een schaduw een soort donker voorwerp is. De minimumdoelen vragen in de tweede graad dat leerlingen weten dat licht zich rechtlijnig voortplant, en in de derde graad dat ze reflecteren, absorberen en doorlaten van licht kennen 1. Ook de lichtdoorlaatbaarheid van materialen hoort bij de doelen 1.

Lichtbronnen en verlichte voorwerpen

• Een lichtbron zendt zelf licht uit: de zon, een lamp, een kaarsvlam, een scherm.
• Een verlicht voorwerp geeft zelf geen licht, maar weerkaatst licht van een lichtbron. Je ziet het omdat dat weerkaatste licht in je ogen terechtkomt.

Het bekendste voorbeeld is de maan: de maan maakt zelf geen licht; maanlicht is weerkaatst zonlicht 2,3. In ons zonnestelsel is de zon het enige object dat met eigen licht schijnt 2.

Licht plant zich rechtlijnig voort

Licht beweegt in een rechte lijn, zolang het door één en dezelfde stof gaat (bijvoorbeeld lucht). Een lichtstraal is in een homogeen medium een rechte lijn 5. Dat zie je aan de scherpe lichtbundel van een zaklamp in mistige lucht, of aan zonnestralen tussen de wolken. Licht is ook ongelooflijk snel: in vacuüm ongeveer 300 000 km per seconde (precies 299 792 458 m/s) 6.

Gaat licht over van de ene stof naar de andere (van lucht naar water), dan kan het van richting veranderen. Daardoor lijkt een rietje in een glas water geknikt 6.

Schaduw

Een schaduw ontstaat als het licht van een lichtbron geheel of gedeeltelijk wordt tegengehouden door een voorwerp 7. Omdat licht rechtlijnig beweegt, kan het niet "om het voorwerp heen buigen" en blijft er achter het voorwerp een donkere zone over. Voor een schaduw heb je dus altijd een lichtbron, een ondoorschijnend voorwerp en een scherm (grond, muur) nodig.

• Bij een kleine (puntvormige) lichtbron is de schaduw scherp.
• Bij een grote lichtbron ontstaat rond de donkere kernschaduw een minder donkere bijschaduw of halfschaduw, waar een deel van het licht wel doordringt 7.
• Hoe dichter een voorwerp bij de lichtbron staat, hoe groter zijn schaduw op een muur.
• De lengte van de schaduw van een paal in de zon hangt af van de stand van de zon: 's middags staat de zon het hoogst en is de schaduw het kortst.

Wat licht doet als het op een voorwerp valt

Valt licht op een voorwerp, dan kan het op drie manieren reageren. Meestal gebeuren ze alle drie tegelijk, in een verschillende verhouding.

Reflecteren (weerkaatsen)

Het licht kaatst terug. Bij een glad oppervlak, zoals een spiegel of kalm water, kaatst licht terug onder dezelfde hoek als waaronder het invalt 6: je ziet een spiegelbeeld. Bij een ruw oppervlak (papier, een muur) wordt het licht alle kanten op weerkaatst; dat noemen we verstrooiing, en dat is waarom je een wit blad van overal kan zien.

Absorberen (opnemen)

Het licht wordt door het voorwerp opgenomen en omgezet in een andere energievorm, meestal warmte 8. Een oppervlak dat alle kleuren absorbeert, zie je als zwart; een oppervlak dat alle kleuren weerkaatst, zie je als wit 4. Daarom wordt een zwarte auto of een zwart T-shirt in de zon veel warmer dan een witte.

Doorlaten

Het licht gaat door het voorwerp heen. Hoeveel licht een materiaal doorlaat, bepaalt in welke groep het valt 9:

Kleur

Wit (zon)licht is een mengsel van alle kleuren. Gaat het door een prisma, dan worden de kleuren van de regenboog zichtbaar 10. De kleur van een voorwerp wordt bepaald door het deel van het licht dat het oppervlak weerkaatst; de andere kleuren worden geabsorbeerd 4.

• Een rode appel weerkaatst vooral rood licht en absorbeert de andere kleuren.
• Een groen blad weerkaatst vooral groen licht.

Samengevat

• Lichtbronnen geven zelf licht (zon, lamp); verlichte voorwerpen weerkaatsen licht (maan, dit blad).
• Je ziet iets doordat licht van het voorwerp in je oog valt.
• Licht plant zich rechtlijnig en zeer snel voort (ongeveer 300 000 km/s).
• Een schaduw ontstaat waar een ondoorschijnend voorwerp het licht tegenhoudt; dichter bij de lichtbron geeft een grotere schaduw.
• Licht kan gereflecteerd (spiegel: zelfde hoek), geabsorbeerd (omgezet in warmte; zwart absorbeert alles) of doorgelaten worden.
• Materialen zijn transparant, doorschijnend of ondoorschijnend.
• De kleur van een voorwerp is het licht dat het weerkaatst; de rest wordt geabsorbeerd.