Licht

Licht is elektromagnetische straling die we kunnen zien. Licht ontstaat uit atomen die veel energie bevatten, de atomen geven de energie af door licht uit te stralen. Kijk naar de zon: de grootste lichtbron die bestaat uit allerlei gassen. Deze gassen reageren met en hierbij komt veel energie vrij. Daardoor geeft de zon licht. Isaac Newton was gefascineerd in licht en de zon. Newton plaatste een prisma in een straal zonlicht en ontdekte het spectrum, een regenboog van kleuren. Inmiddels weten we dat elk van die kleuren zijn eigen golflengte heeft. En bij de uiteinden van het spectrum zit zelfs licht dat wij niet kunnen zien: infrarood en ultraviolet.

Licht bestaat uit allemaal lichtstralen. Die stralen gaan heel snel door de ruimte en de lucht. Ze leggen in één seconde wel 300 duizend kilometer af. Licht gaat veel sneller dan geluid. Bij onweer merk je dit verschil. Vaak zie je eerst de bliksemflits en dan pas hoor je de donder.

Voorwerpen met een lichte kleur, zoals een wit laken, weerkaatsen veel licht. Gladde en platte oppervlakten zoals een spiegel daar weerkaatst het licht het meest. Als licht op een spiegel of een metalen autodak valt, dan kaatsen de stralen in één richting terug als een stuiterbal.

Voorwerpen met een donkere kleur nemen juist veel licht op en absorberen het licht. Neemt een voorwerp licht op, dan wordt het warm. Bijvoorbeeld een glijbaan die lang in de felle zon staat, wordt heel heet. Ga je voor de zon of lamp staan, dan zie je een schaduw. Want licht kan niet door iemand heen schijnen.

Licht kan ook breken. Heb je weleens gezien dat een rietje er gebroken uitziet in een glas water of dat een zwembad ondieper lijkt? Dat is een gevolg van breking. Breking is de manier waardoor licht in verschillende soorten materialen schijnt. Die verschillende soorten materialen noem je mediums. Licht kan door deze verschillende mediums, verschillende snelheden hebben. Zo beweegt licht sneller door de lucht dan door water. Het licht vertraagt dan met ongeveer 25 procent en de lichtstralen kunnen van richting veranderen. Als het licht vanuit de lucht in een glas water terecht komt, dan breekt het. Hoe sterk het licht verandert is afhankelijk van het medium.

Het gedrag van licht wordt bestudeerd in de optiek of optica. Optica is het deelgebied van de natuurkunde.

De zon

De zon is een ster die veel dichterbij de aarde staat dan andere sterren. Daarom lijkt de zon ook veel groter.

Zonlicht ontstaat in het midden van de zon. Door de grote warmte in de kern verbrandt waterstof. Daar komen warmte en straling bij vrij. Die straling is net zoiets als licht, maar dan veel sterker. De straling gaat vanuit de kern van de zon naar buiten. Dit gebeurt niet in een rechte lijn. De straling botst tegen de gassen waterstof en helium aan als een soort botsauto wil hij zoveel mogelijk proberen te raken. Doordat er veel botsingen zijn, is de straling daardoor ook langer onderweg. Op weg naar buiten verandert de straling in zonlicht dat naar de aarde gaat. Zonlicht is veel minder sterk dan straling. Maar goed ook anders zou de straling alles op aarde verbranden.

Bij het aankomen op de aarde, bestaat ongeveer de helft van het zonlicht uit zichtbaar licht. De andere helft bestaat uit twee dingen: voor een groot deel uit infrarode warmte en voor een klein deel uit ultraviolet licht.

Als het zonlicht bij de aarde aankomt, wordt een deel ervan terug gekaatst door de atmosfeer om de aarde, terug de ruimte in. Een ander deel gaat wel door de atmosfeer heen en bereikt de grond (tussen de atmosfeer en de grond in kunnen wolken ook nog een deel van het licht en de warmte tegen houden). De grond, maar ook de oceanen en de lucht worden verwarmd door het zonlicht. Ook als het ’s nachts donker wordt, hebben we nog iets aan het zonlicht dat overdag geschenen heeft: de warmte die de grond op heeft genomen wordt voor een deel weer afgegeven aan de lucht.

Zonlicht, deel valt op de grond van de aarde en deel wordt door de wolken tegen gehouden

Behalve heel veel licht, zendt de zon ook elektrisch geladen deeltjes uit. Deze deeltjes hebben stroom bij zich. Ze bewegen met hoge snelheid in alle richtingen weg van de zon. Dit noemen we de zonnewind. De aarde is een grote magneet die stroom aantrekt. De magneet van de aarde trekt de zonnewind aan. Hierdoor ontstaat het prachtige poollicht. Het sterkst gebeurt dit bij de noordpool en de zuidpool. De kleurige lichten bewegen sierlijk aan de hemel. Het is het mooiste vuurwerk dat je ooit kunt zien. het heet bij de Noordpool het ‘Noorderlicht’ en bij de Zuidpool het ‘Zuiderlicht’.

Gevolgen van zonlicht voor de mens

De zon geeft ons licht en warmte. Zonder zon zouden we niet kunnen leven. Maar het heeft nog meer effect op mensen.

Zo is al lang bekend dat zonlicht ons helpt een duidelijk dag en nacht ritme te hebben. Het zonlicht deel dat uit ultraviolet licht bestaat helpt onze huid vitamine D aan te maken: dat is belangrijk voor gezonde botten en tanden. Het is dus goed om elke dag buiten te komen en genoeg ultraviolet licht te 'krijgen'. Ultraviolet licht kan je huid ook laten verkleuren of verbranden, bij te veel en vaak op je huid schijnen zelfs huidkanker veroorzaken of de huid sneller laten verouderen.

Maar zonlicht, of zelfs al daglicht (bijvoorbeeld bij wolken voor de zon) heeft nog meer gevolgen voor mensen: het is goed voor je ogen, je slaapt er beter door, het kan hoofdpijn af laten nemen. Je kan er beter door nadenken en werken/leren. En het zorgt ervoor dat je minder last hebt van 'herfst/winterdepressies', waar veel mensen in het najaar last van krijgen. Daglicht kan ook vervelende gevolgen hebben, het kan ook gezondheidsproblemen als migraine (ernstige hoofdpijnen) of epilepsie starten of oproepen. En de verschillen in korter of langer daglicht per dag ook gevolgen kan hebben: voor bijvoorbeeld de lengte van baby's (in de lente worden langere baby's geboren dan in de herfst).

Werking van licht

Wat is een lichtbron?

De zon, een natuurlijke lichtbron

Een lichtbron is een voorwerp dat zelf licht produceert. Bij veel voorwerpen lijkt het alsof het een lichtbron is, maar dat is het niet! De maan, een spiegel, een regenboog en glow-in-the-dark-sterretjes weerkaatsen allemaal licht. Zo’n voorwerp noem je ook wel een indirecte lichtbron. Denk ook maar eens aan een bioscoopscherm waar je een film op ziet.

De belangrijkste lichtbron uit de natuurlijke lichtbron, die er altijd is, is de zon. Ook sterren geven licht, maar te weinig om mee te leven. Daarnaast zie je die alleen ’s avonds. Een andere natuurlijke lichtbron is een vulkaanuitbarsting, waar veel warmte en licht vrijkomt. Om in het donker toch nog licht te hebben, maakte men gebruik van vuur als lichtbron. Dit is ook wel de oudste kunstmatige lichtbron. Daarna vond men de kaars en de gaslamp uit. Uiteindelijk ontstond de gloeilamp, die gebruik maakte van elektriciteit.

Wat is licht?

Een lichtbron bestaat uit een bundel van lichtstralen. Dat betekent dat er een heleboel lichtstralen bij elkaar zitten. Die lichtstralen gaan allemaal in een rechte lijn en dus niet alle kanten op wat bij geluid wel gebeurt! Lichtstralen waar een voorwerp voorzit, kunnen weerkaatst worden, geabsorbeerd worden of kunnen erdoorheen gaan. Als licht door een voorwerp heen kan gaan, noemen we dat ook wel doorzichtig. Een voorwerp waar niet al het licht doorheen gaat, noemen we doorschijnend. Maar waar licht is, is ook donker! Hoe dichter een ondoorzichtig voorwerp op een lichtbron af komt, hoe groter de schaduw, maar hoe komt dat? Licht beweegt in een rechte lijn. Dat betekent dat wanneer het tegen een ondoorzichtig voorwerp aan schijnt, het er niet door kan, maar het er omheen moet. Op de plek achter het voorwerp ontstaat dan schaduw. Dit noemen we ook wel kernschaduw. Aan de randen van het voorwerp komt het licht erlangs. Daardoor is de schaduw minder sterk. Dit noemen we ook wel bijschaduw.

Hoe ziet een lichtstraal eruit?

Een lichtstraal

Net als geluid, ziet één lichtstraal eruit als een golfbeweging. Licht beweegt met een snelheid van 300.000 km/s. De snelheid van geluid is 343 m/s. Denk maar aan onweer. Bij bliksem zie je eerder de flits dan dat je het geluid hoort. Dat komt door de snelheid!

Waarom zien wij voorwerpen niet zonder licht?

Wit licht bestaat uit alle kleuren. Zo kunnen we met wit licht alle kleuren zien die er bestaan. Maar waarom zien wij geen voorwerpen zonder licht? Dat heeft te maken met twee onderwerpen:

1. Absorberen
2. Werking van de ogen

Absorberen

Als wij naar een voorwerp kijken heeft dat voorwerp een bepaalde kleur. Wit, zwart, groen, geel, je kunt het je zo gek niet bedenken. Eigenlijk heeft dat voorwerp niet die kleur maar wordt het licht geabsorbeerd (opgenomen) door het voorwerp. Elk voorwerp heeft deeltjes in zich die bepaalde kleuren licht absorberen. Zo heeft een rood met wit STOP-bord rode en witte deeltjes in zich waardoor we die kleuren zien. Het licht moet dan wel wit zijn! De rest van de kleuren die in wit licht zitten zie je dan niet op het bord. Die worden weerkaatst. Dit werkt ook zo met een reflector. Zonder licht zie je de reflector niet en schijn je er met een lamp met wit licht op, dan zie je hem rood oplichten. Het rode licht uit het witte licht wordt dan geabsorbeerd of wel gereflecteerd.

Werking van de ogen

Licht bestaat uit 3 primaire lichtkleuren, namelijk: rood, blauw en groen. In je oog zitten staafjes en kegeltjes. Er zijn 3 soorten kegeltjes die gevoelig zijn voor de drie kleuren. Zie je een andere kleur, dan worden die kleurenkegeltjes gecombineerd tot de goede kleur.

De staafjes zorgen ervoor dat je contrast kan zien. Je ziet met de staafjes alleen zwart, wit en grijstinten. Ze kunnen geen kleuren van elkaar onderscheiden maar letten alleen op lichtsterkte. Hoe sterker het licht hoe witter, hoe zwakker het licht hoe donkerder.

Regenboog

Vaak zien we licht als wit of geel. Maar eigenlijk bestaat licht uit veel meer kleuren. Die kun je zien als het regent en de zon schijnt. Het zonlicht schijnt door de regendruppels, er ontstaat een regenboog. Wit licht is geen kleur, maar het zijn alle kleuren van de regenboog bij elkaar.

Witte wolken en blauwe lucht

Maar hoe komt het nu dat wolken wit zijn en de lucht blauw? In de lucht zitten allerlei kleine stofdeeltjes kleiner dan 1 mm, ongeveer 0,001 mm dat is 1000 keer kleiner dan 1 millimeter! Blauw licht wordt verstrooid door die kleine stofdeeltjes, hierdoor zie je de hemel blauw. Maar waarom zijn de wolken dan wit? Dat komt doordat in de wolken enorm veel waterdamp is, waterdamp bestaat uit kleine waterdruppeltjes die wel vele malen groter zijn dan 0.001 mm. Hierdoor worden alle kleuren licht gelijkmatig verstrooid en hierdoor zie je het witte licht. Dus hierom zijn wolken wit.

Lichtsnelheid

Licht gaat met een snelheid van wel 300.000.000 meter per seconde. Met deze snelheid beweegt licht: zeven keer rond de wereld in minder dan een seconde; van de aarde naar de maan in iets meer dan 1 seconde; van de zon naar de aarde in 8 minuten. Licht bestaat uit kleine deeltjes die in een golf bewegen, lichtdeeltjes worden ook wel fotonen genoemd. Fotonen zijn dus lichtdeeltjes, deze fotonen bestaan uit energie en hebben geen gewicht. Als je ze wil wegen dan geeft de weegschaal 0 aan. Ze hebben geen massa. Hierdoor kunnen ze ook zo snel bewegen omdat ze niet worden tegengehouden.

Lichtsterkte

Hoe sterk licht is, wordt wel gemeten in hoeveel 'lux' het is. Eén lux is evenveel licht als de lichtsterkte van 1 kaars of 1 zaklamp, die vanaf 1 meter afstand schijnt op een plat vlak. Dat lijkt best veel, maar is het niet: als de zon opkomt of ondergaat is het licht buiten ongeveer 400 lux. Daglicht (zonder dat je de zon ziet) is minstens 10.000 tot wel 25.000 lux. En als je in de volle zon staat kan er wel 32.000 tot zelfs 100.000 lux gemeten worden.

Zuinig met licht

Niet al het kunstlicht is nodig. Vaak blijven lampen aan staan terwijl mensen slapen, niet thuis zijn of als niemand er gebruik van maakt. Denk aan lantaarnpalen langs verlaten wegen en gebouwen die ’s nachts worden verlicht voor de sier. Hierdoor wordt veel elektriciteit verspild. Teveel kunstlicht is bovendien slecht voor de natuur. Planten groeien te snel of juist niet snel genoeg. Dieren raken ervan in de war. Hanen gaan bij teveel kunstlicht soms al ’s nachts kraaien. Vogels trekken te vroeg of te laat naar het zuiden. Is er zoveel licht dat het slecht is voor de natuur, dan noemen we dat lichtvervuiling.

Sinds de jaren ’70 uit de vorige eeuw zetten we de klok een uur vooruit in het voorjaar en een uur achteruit in het najaar, zomer- en wintertijd. Hierdoor hebben mensen in de zomer en de winter zo lang mogelijk daglicht. Ze zetten dan minder lang lampen aan, dit bespaart een hoop elektriciteit. Je kunt ook elektriciteit besparen door lampen niet onnodig aan te laten, zuinigere lampen te gebruiken of lampen die pas aangaan als iemand langsloopt.

Sinds 2006 wordt jaarlijks de actie Earth hour georganiseerd. Over de hele wereld gaan in huizen en bedrijven dan een uur lang de lichten uit. Er worden allerlei dingen zonder lampen georganiseerd. Zoals etentjes bij kaarslicht en voetbalwedstrijden met lichtgevende ballen. Hierdoor wordt elektriciteit bespaard en is er minder lichtvervuiling.

Bronnen

• Van Hoof, K. (2008) Kleur. Groningen: Noordhoff uitgevers
• Van Dijk, H. (2015) De zon. Groningen: Noordhoff uitgevers
• Schaeffer, S. (2015) Lampen. Groningen: Noordhoff uitgevers
• Spilsbury, L. (2015) Basisboek science licht en geluid. Etten-Leur: Ars Scribendi uitgeverij
• Goldsmith, M. (2007) Licht en geluid. Haarlem: Gottmer
• Stewart, M. (2010) Waarom zien wij een regenboog? Etten-Leur: Ars Scribendi uitgeverij
• Ter Horst, M. (2011) Licht. Groningen: Noordhoff uitgevers
• Grimm, A. en de Lombaert, A. (2008) Wetenschap en techniek. Bath: Parragon
• Kersbergen, C., & Haarhuis, A. (2016). Natuuronderwijs inzichtelijk. Een basis voor de vakinhoud van natuur, wetenschap en techniek. Bussum: Uitgeverij Coutinho.
• www.wikipedia.nl. (2017). Zonlicht. Opgehaald van https://nl.wikipedia.org/wiki/Zonlicht
• www.wikipedia.nl. (2017). Ultraviolet. Opgehaald van https://nl.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet
• www.wikipedia.org. (2017). Sunlight. Opgehaald van https://nl.wikipedia.org/wiki/Lux_(eenheid)

Weetjes

1. De maan geeft geen licht, alleen sterren en de zon geven licht. De maan geeft licht door een weerkaatsing van het licht van de zon. Dus als je de maan ziet schijnen is het eigenlijk het zonlicht dat tegen de maan weerkaatst.
2. Licht gaat met een snelheid van wel 300.000.000 meter per seconde.
3. Licht kan binnen een seconde wel 7 keer om de aarde.
4. Hoe verder je bent van de evenaar hoe kouder het is.
5. Alleen vanaf 11.00 tot 15.00 is het echt goed licht want dan staat de zon op zijn hoogst.
6. Vanaf April tot en met September geeft de zon je genoeg vitamine d.
7. Vanaf Oktober tot en met maart geeft de zon je bijna helemaal geen vitamine d.
8. Wij gebruiken ongeveer 3.500 kwh (stroom) per jaar.