Jij weet vast al dat wit licht bestaat uit heel veel kleuren. Maar lang geleden wisten mensen dat nog niet. Het was de Britse natuurkundige Isaac Newton − die leefde van 1643 tot 1727 − die een theorie ontwikkelde over de verschillende kleuren in wit licht. Hij deed hiervoor een experiment met een prisma, een stuk glas met een driehoekige doorsnede, dat de verschillende lichtkleuren op de grensvlakken met lucht net wat anders laat afbuigen.
Figuur 1: Een prisma laat de kleuren in wit licht uit elkaar waaieren. Bron: Wikimedia.
Maar Newton deed ook een heel eenvoudig experiment met een schijf. Dat heet nu de Newtonschijf. Bijna 300 jaar later is dit nog steeds een leuk experiment om te zien dat wit licht bestaat uit heel veel kleuren!
Het principe is heel simpel. Je maakt een schijf die is ingedeeld in zeven taartpunten die elk één kleur van de regenboog krijgen (rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet). Laat je die schijf hard ronddraaien, dan zie je wat er gebeurt als je alle kleuren combineert.
Figuur 2: Newtonschijf met de kleuren van de regenboog. Bron: Wikimedia.
Wat heb je nodig?
- Vel A4 papier
- Stevig karton
- Schaar
- Cocktailprikker of een dikke naald
- Touw (2x 80 cm)
- Computer
- Printer
Wat ga je doen?
- Download de afdrukpagina voor de Newtonschijf en print deze (in kleur) uit.
- Plak de schijf met alle kleuren van de regenboog op het stevige karton en knip hem rondom uit.
- Knip dan de schijf met de blauwe en gele vlakken uit en plak die op de andere kant van het karton.
- Prik dan met de cocktailprikker (of met de punt van de schaar of een dikke naald) twee kleine gaatjes zoals aangegeven bij de felgekleurde schijf op het uitgeprinte document.
- Knip twee touwtjes met een lengte van ongeveer 80 cm.
- Trek de touwtjes ieder door één van de gaatjes.
- Knoop de uiteindes van de touwtjes aan elkaar.
- Maak nog een knoop op ongeveer 4 cm naar binnen (zie figuur 3).
- Doe je wijsvinger van je ene hand in het ene gat van de touwtjes en de wijsvinger van je andere hand in het andere gat.
- Houd je vingers op gelijke hoogte, zodat de schijf in het midden hangt.
- Beweeg je armen nu zo, dat de schijf in het rond gaat en het touw zich opdraait.
- Beweeg nu je vingers wat uit elkaar, zodat de touwtjes weer uit elkaar draaien en de gekleurde schijf gaat draaien.
- Als de touwtjes uit elkaar gedraaid zijn, beweeg je je vingers weer wat naar binnen, zodat de touwtjes weer in elkaar draaien.
- Herhaal de vorige twee stappen zodat de schijf blijft draaien.
- Wat zie je gebeuren bij de schijf met alle kleuren van de regenboog? En wat gebeurt er met de kant waarbij je alleen gele en blauwe taartpunten hebt?
Download bestand(PDF)
Afdrukpagina voor Newtonschijf
Figuur 3: Knopen in de twee touwtjes die door de schijf gaan. Bron: auteur.
Wat gebeurt er?
Als de schijf hard genoeg ronddraait en er veel (zon)licht op valt, dan zie je aan de kant van de kleuren van de regenboog dat de losse kleuren verdwijnen. Je ziet nog maar één kleur. Bij de gele en blauwe taartpunten zie je ook maar één kleur.
Dat je nu maar één kleur ziet heeft te maken met hoe je ogen werken. Door heel hard te draaien aan de schijf, draaien de gekleurde taartpunten heel snel rond. Het licht dat op de gekleurde taartpunten valt gaat naar je ogen toe. Maar de gekleurde taartpunten verplaatsen zich zo snel, dat je hersenen het beeld van de afzonderlijke taartpunten niet snel genoeg kunnen verwerken. Ze zien dan een soort gemiddelde van alle kleuren. Je oog ziet dan dus nog maar één kleur.
Bij de schijf met alle kleuren van de regenboog vormen de kleuren samen wit. Als je die schijf heel hard ronddraait, zou je dus wit moeten zien. Helaas werkt het niet perfect. De geprinte kleuren zijn net wat anders dan de kleuren in zonlicht. Waarschijnlijk is de kleur die je ziet als de schijf hard ronddraait een beetje lichtroze. Kijk je naar de schijf met alleen blauw en geel, dan zie je dat de kleur lichtgroen is.
Het samensmelten van verschillende lichtkleuren noem je additieve kleurmenging. Hiervan maken ook beeldschermen (van bijvoorbeeld de tv, telefoon of computer) gebruik. Die werken met pixels die zijn opgebouwd uit maar drie kleuren ledlampjes: rood, groen en blauw. Als die maar dicht genoeg bij elkaar zitten en je kijkt er op een afstandje naar, dan zien je ogen dat ook als wit licht. Door te variëren met de hoeveelheid licht van de drie gekleurde lampjes, kun je hiermee verschillende kleuren maken op het scherm.
Figuur 4: Klokhuis filmpje over ledschermen. Bron: Schooltv.
Als je het leuk vindt, kun je dit proefje herhalen door een schijf te maken met alleen rode, groene en blauwe taartpunten (deze staat op het gedownloade document). Zie je dan nog steeds wit als je de schijf snel ronddraait? Of je kunt combinaties maken van twee verschillende kleuren en kijken wat er dan gebeurt. Je kunt dan het beste zes taartpunten maken en die om en om de twee kleuren geven, zodat ze elkaar sneller afwisselen.
