Leerdoelen
•Je kunt uitleggen hoe lichtstralen door een vlakke spiegel worden teruggekaatst.
•Je kunt de spiegelwet uitleggen en toepassen.
•Je kunt de terugkaatsing van een lichtstraal zelf tekenen.
•Je kunt een spiegelbeeld tekenen.
Hoe teken je lichtstralen?
Om te begrijpen hoe spiegels werken, is het belangrijk om te weten hoe we lichtstralen tekenen. Lichtstralen zijn altijd rechte lijnen. Je tekent ze daarom met een geodriehoek. Het is heel belangrijk om in elke lichtstraal een pijl te zetten. Deze pijl geeft de richting aan waarin het licht beweegt. Gaat een lichtstraal naar links, dan wijst de pijl naar links. Gaat hij naar rechts, dan wijst de pijl naar rechts.
Bij een spiegel zie je altijd twee soorten lichtstralen:
•Een lichtstraal die naar de spiegel toe gaat (met de pijl richting de spiegel).
•Een lichtstraal die van de spiegel af gaat (met de pijl van de spiegel af). Dit komt omdat licht wordt teruggekaatst tegen een spiegelend oppervlak.
De spiegelwet: hoek van inval is hoek van terugkaatsing
De belangrijkste regel bij spiegels is de spiegelwet. Deze wet zegt: de hoek van inval is gelijk aan de hoek van terugkaatsing (
•De hoek van inval is de hoek waarmee een lichtstraal op de spiegel komt.
•De hoek van terugkaatsing is de hoek waarmee de lichtstraal weer van de spiegel weggaat.
Deze hoeken meet je altijd ten opzichte van de normaal. De normaal is een denkbeeldige lijn die loodrecht (in een hoek van 90 graden) op het spiegeloppervlak staat, precies op het punt waar de lichtstraal de spiegel raakt. Het symbool voor een hoek is vaak de Griekse letter theta (
Stappenplan: terugkaatsing van een lichtstraal tekenen
Je krijgt vaak een spiegel getekend met een invallende lichtstraal en de opdracht om de teruggekaatste lichtstraal te tekenen. Dit doe je met het volgende stappenplan:
Stap 1: Teken de normaal
De normaal is een hulplijn die loodrecht op de spiegel staat.
•Pak je geodriehoek.
•Leg de middellijn (de streepjes in het midden) van je geodriehoek precies op de spiegel.
•Zorg dat de nul van je geodriehoek precies ligt op het punt waar de invallende lichtstraal de spiegel raakt.
•Teken nu een stippellijntje recht omhoog vanaf de spiegel, langs de rand van je geodriehoek. Dit is de normaal. We tekenen hem met stippellijntjes omdat hij niet echt bestaat, maar een hulpmiddel is.
Stap 2: Meet de hoek van inval
Nu gaan we de hoek van inval meten.
•Draai je geodriehoek zo dat de nul nog steeds op het invalspunt ligt, maar nu de middellijn op de normaal ligt.
•Meet de hoek tussen de normaal en de invallende lichtstraal. Tel de streepjes op je geodriehoek.
•Stel, je meet 37 graden. Dit is de hoek van inval.
Stap 3: Teken de hoek van terugkaatsing
Volgens de spiegelwet is de hoek van terugkaatsing gelijk aan de hoek van inval.
•Meet dezelfde hoek (in ons voorbeeld 37 graden) aan de andere kant van de normaal.
•Zet een klein stipje op de plek waar de 37 graden lijn zou lopen.
Stap 4: Teken de teruggekaatste lichtstraal
Bijna klaar! Nu hoef je alleen nog de lichtstraal te tekenen.
•Verbind het stipje dat je net hebt gezet met het punt op de spiegel waar de lichtstraal invalt. Gebruik hiervoor je geodriehoek om een rechte lijn te krijgen.
•Zet een pijl in deze lijn, wijzend van de spiegel af. Dit geeft aan dat het licht wordt teruggekaatst. En voilà, je hebt de teruggekaatste lichtstraal getekend!
Tip: Als je het makkelijker vindt om hoeken te meten met een koershoekmeter (zoals je misschien bij wiskunde hebt geleerd), dan mag dat. Let er wel op dat je alle lijnen (de normaal en de lichtstralen) altijd met je geodriehoek tekent, zodat ze mooi recht zijn. Dit stappenplan werkt altijd, of er nu één, twee of meer lichtstralen op de spiegel vallen.
Spiegelbeelden: reëel of virtueel?
Als je in de spiegel kijkt, zie je een spiegelbeeld. Om een spiegelbeeld te begrijpen, moeten we het verschil weten tussen een reëel en een virtueel beeld.
•Een reëel beeld is een beeld dat je niet alleen kunt zien, maar ook echt kunt opvangen op een scherm of plaatje. Denk aan een projector die een film op een muur projecteert; dat is een reëel beeld. Het licht komt daar echt samen.
•Een virtueel beeld is een beeld dat je wel ziet, maar dat niet echt bestaat en niet op een scherm kan worden opgevangen. Het lijkt alsof het beeld achter de spiegel zit, maar er is daar in werkelijkheid niets.
Het beeld dat je in een vlakke spiegel ziet, is altijd een virtueel beeld. Als je een blaadje voor de spiegel houdt, zie je niet opeens je gezicht op dat blaadje verschijnen; je ziet het blaadje in de spiegel. Dit komt omdat het licht alleen maar lijkt te komen van achter de spiegel.
Bij het tekenen van een spiegelbeeld voer je de spiegelwet meerdere keren uit. De lichtstralen gaan van het voorwerp naar de spiegel en vervolgens van de spiegel naar je oog.
Een spiegelbeeld in een vlakke spiegel heeft een aantal kenmerken:
•Het virtuele beeld staat even ver achter de spiegel als het voorwerp ervoor staat.
•Het beeld is even groot als het voorwerp.
•Het beeld is rechtopstaand.
•Het beeld is zijdelings verwisseld (links en rechts zijn omgedraaid).
Waarom zien we onszelf in de spiegel?
De reden dat we onszelf in de spiegel zien, is een combinatie van de spiegelwet en de manier waarop onze ogen en hersenen werken.
1.Licht op jou: lichtstralen (bijvoorbeeld van een lamp of de zon) vallen op jou.
2.Weerkaatsing door jou: jij weerkaatst deze lichtstralen in alle richtingen.
3.Naar de spiegel: een deel van deze weerkaatste lichtstralen gaat richting de spiegel.
4.Terugkaatsing door de spiegel: de spiegel kaatst deze lichtstralen terug volgens de spiegelwet.
5.Naar jouw ogen: deze teruggekaatste lichtstralen komen in jouw ogen terecht.
6.Beeldvorming: je hersenen interpreteren deze lichtstralen alsof ze rechtstreeks van een punt achter de spiegel komen. Hierdoor zie je een virtueel beeld van jezelf, dat lijkt te ontstaan achter de spiegel.
Dit principe geldt alleen voor een vlakke spiegel. Bij bolle of holle spiegels (zoals in een lachspiegelhuis) werkt het net iets anders, en kunnen de beelden vervormd zijn of zelfs reëel.
