Licht: wat moet je weten?

Licht zorgt ervoor dat we overdag en ’s nachts alles goed kunnen zien. Maar wat is het eigenlijk? In dit artikel lees je alles wat je over licht moet weten.

Wat is licht?

Licht is een vorm van elektromagnetische straling, maar dan wel specifiek de straling die waarneembaar is met het menselijk oog. Hieronder zie je het elektromagnetisch spectrum dat we kennen en waar licht in dit spectrum valt. Zoals je ziet is zichtbaar licht maar een heel klein deel van het hele spectrum. De golflengte van zichtbaar licht valt tussen de 400 nm (violet) en 700 nm (rood). In vacuüm plant licht zich altijd voort met dezelfde snelheid. Dit is de lichtsnelheid.

Licht bestaat dus uit elektromagnetische golven, die bestaan uit een elektrisch en een magnetisch deel. Elektromagnetische golven zijn transversale golven: de golfrichting is dus loodrecht aan de voortplantingsrichting van de golf. Het elektrische en magnetische deel van de golf staan ook loodrecht op elkaar. De polarisatie van het licht is de richting waarin het elektrische deel van de golf beweegt. Het komt echter weinig voor dat licht perfect golft.

Lichtsnelheid

Zoals eerder gezegd plant licht zich in vacuüm altijd voort met dezelfde snelheid, wat we ook wel de lichtsnelheid noemen. De lichtsnelheid in vacuüm is 299.792.458 m/s, wat vaak wordt afgerond tot 300.000 kilometer per seconde. Deze snelheid is erg belangrijk geworden in de natuurkunde door de relativiteitstheorie van Einstein. Als licht echter door een ander medium beweegt dan vacuüm, dan zal het licht vertragen. Dit heeft te maken van met de brekingsindex van het medium en kan daardoor voor verschillende effecten zorgen waarbij licht weerkaatst of afgebogen wordt. De exacte reden waarom licht vertraagt in een medium is wat ingewikkeld en is niet zeer belangrijk.

Effecten met licht

Er zijn verschillende effecten die kunnen optreden met licht: refractie, reflectie en diffractie. De eerste twee effecten zijn direct gerelateerd aan de lichtsnelheid en het feit dat deze verschilt als licht door verschillende materialen voortplant. Het laatste effect, diffractie, komt doordat licht elektromagnetische straling is.

Refractie

Refractie (ook wel breking genoemd) treedt op als licht van het ene medium naar een ander medium overgaat, zoals van lucht naar glas of water. De toepassingen van refractie zijn enorm en refractie is de reden waarom brillen en telescopen werken. Doordat de verschillende media een verschillende brekingsindex hebben, wordt het licht afgebogen zodra het de overgang tussen de media bereikt. Je kan dit in een formule zetten: n₁sin(θ₁) = n₂sin(θ₂)

Hierin is n₁ de brekingsindex van het medium waar het licht uitgaat en n₂ de brekingsindex van het medium waar het licht ingaat. Hetzelfde geldt voor de hoeken θ: deze zijn loodrecht ten opzichte van de grens tussen de twee media gemeten.

Reflectie

Bij reflectie (ook wel weerkaatsing genoemd) wordt licht teruggekaatst. Reflectie is dan ook hoe spiegels werken. Het belangrijkste wat je moet onthouden bij reflectie is het feit dat de hoek van de ingaande lichtstraal altijd gelijk is aan de hoek van de uitgaande lichtstraal.

Diffractie

Een laatste effect dat kan optreden met licht is diffractie en komt doordat licht eigenlijk een elektromagnetische golf is. Als licht door een opening gaat waarvan de grootte van de opening ongeveer even groot is als de golflengte van het licht, dan wordt het licht gebogen. De opening waar het licht doorheen gaat kun je zien als een bron van licht, zoals een lamp, waarvandaan de stralen altijd alle kanten op bewegen. Hoe kleiner je de opening maakt, hoe sterker dit effect ook wordt. Als je namelijk een relatief grote opening hebt, dan wordt het licht maar een klein beetje gebogen.

Hieronder zie je het verschil tussen reflectie, refractie en diffractie.

Video

Wil je toch nog een video zien over licht? Kijk dan onderstaande video van natuurkunde docent meneer Wietsma.