Brechung des Lichts Arbeitsblatt - bildung-rp.de

1 HR_Ph_TF2_UG1a_LE_LGrenz_ AB_Brech Brechung des Lichts Arbeitsblatt Bei den dargestellten Strahlenverl ufen sind einige so nicht m glich. Zur Erkl rung kannst du deine Kenntnisse ber Brechung sowie ber optisch dichtere bzw. optisch d nnere Medien heranziehen! Falls Du nicht mehr sicher bist, lies im Heft nach! Der gepunktet dargestellte K rper soll aus Glas sein, drum herum sei Luft. Aufgabe: 1. Schreibe eine erste Vermutung (richtig, falsch) mit Bleistift an das jeweilige Beispiel. 2. Beratet dann gemeinsam in der Gruppe und formuliert jeweils eine Begr ndung! A B D C E F HR_Ph_TF2_UG1a_LE_LGrenz_Merk Licht an Grenzfl chen Merke 1. Reflexion Hier das gilt das Reflexionsgesetz: Der Reflexionswinkel ist genauso gro wie der Einfallswinkel. glatte Grenzfl che: Reflexion raue Grenzfl che: Streuung (gerichtet, z. B. Spiegel) (ungerichtet = diffus, z.)

2 B. wei e Wand, Nebel, Wolken) 2. Brechung Die Ursache der Brechung ist die unterschiedliche Geschwindigkeit, mit der sich das licht in verschiedenen Stoffen ausbreitet. Beim bergang von einem optisch d nnen (z. B. Luft, Lichtgeschwindigkeit 300000 km/s) in einen optisch dichteren Stoff (z. B. Glas, Lichtgeschwindigkeit 200 000 km/s) wird das licht zum Einfallslot hin gebrochen (und umgekehrt). Abb. Luft Glas und Glas Luft siehe AB Brechung beim bergang Luft Glas Ergebnis des Experiments: Diagramm - Winkel in Plexiglas in Abh ngigkeit vom Winkel in Luft (Werte eintragen und Kurve zeichnen) Einfallslot Luft Glas Einfallslot Luft Glas Suche im Internet eine Abbildung, die zeigt, wie das licht an einer glatten und an einer rauen Oberfl che zur ckgeworfen wird und klebe sie hier ein.

3 HR_Ph_TF2_UG1a_LE_LGrenz_Merk Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes ist von der Frequenz (Lichtfarbe) abh ngig. Deshalb wird an Grenzfl chen das wei e Sonnenlicht in seine Spektralfarben aufgespalten. Beispiel: bergang von Luft in Glas Beim bergang von einem optisch dichteren (z. B. Glas) in einen optisch d nneren Stoff (z. B. Kunststoff) wird das licht ab einem bestimmten Einfallswinkel vollst ndig an der Grenzfl che reflektiert. Diese Erscheinung hei t Totalreflexion. Der Einfallswinkel, bei dem der Brechungswinkel gerade 90 ist, hei t Grenzwinkel der Totalreflexion und wird mit G bezeichnet. siehe AB Grenzwinkel der Totalreflexion Ergebnis: Der Grenzwinkel beim bergang von Glas nach Luft betr gt etwa 42 . Anwendung: Glasfaser Medizin: Endoskop Nachrichtentechnik: Informations bertragung (Internet, Telefon) mittels Licht HR_Ph_TF2_UG1a_LE_LGrenz_Merk 3. Absorption Die Aufnahme von Licht (und damit auch seiner Energie) durch Stoffe wird als Absorption bezeichnet.

4 Licht wird im Wellenmodell durch Frequenz und Wellenl nge beschrieben. Es ist ein kleiner Ausschnitt des elektromagnetischen Spektrums. Die drei Z pfchentypen in der Netzhaut unseres Auges sind jeweils f r einen bestimmten Frequenzbereich (rot, gr n, blau) besonders empfindlich. Gemeinsam bestimmen sie, welche Farbe wir wahrnehmen. Wir nehmen eine Fl che als wei wahr, wenn das Sonnenlicht, das auf sie trifft, vollst ndig zur ckgeworfen wird. Wir nehmen eine Fl che als schwarz wahr, wenn das Sonnenlicht, das auf sie trifft, vollst ndig absorbiert wird. Wir nehmen eine Fl che als grau wahr, wenn alle Frequenzen des Sonnenlichtes, das auf sie trifft, teilweise zur ckgeworfen und teilweise absorbiert werden. Wir nehmen eine Fl che als rot wahr, wenn nur die Rotanteile des Sonnenlichtes, das auf sie trifft, reflektiert werden und alle anderen Anteile absorbiert werden. Wir nehmen eine Fl che als orange wahr, wenn die Rotanteile vollst ndig, die Gr nanteile teilweise reflektiert und alle anderen Anteile des Sonnenlichtes, das auf sie trifft, absorbiert werden.

5 Suche im Internet eine Abbildung zum Aufbau des elektromagnetischen Spektrums und klebe sie hier ein. wei rot grau schwarz orange HR_TF2_UG1a_LE_LGrenz_SE_Brech Brechung beim bergang Luft-Glas Experiment Aufgabe: Untersuche die Lichtbrechung beim bergang von Luft zu Glas. Vorbereitung: Grundlagen: Trifft Licht auf eine Wasserober-fl che, so wird es reflektiert und gebrochen. Dies geschieht auch beim bergang von Luft zu Glas oder Plastik. Wie stark das licht gebrochen wird, h ngt vom Material und vom Einfallswinkel ab. Beim bergang vom optisch d nneren Material (hier: Luft) zum optisch dichteren Material (hier: Plexiglas) wird das licht zum Einfallslot hin gebrochen: Einfallswinkel ist gr er als Brechungswinkel . Aufbau: Ger te und Hilfsmittel: Experimentierleuchte Ein- und Mehrschlitzblenden Glask rper Halbzylinder als Linse Winkelscheibe ggf.

6 Anschlusszubeh r f r Leuchte Durchf hrung: Lege den Glask rper so auf die Winkelscheibe, dass die Grenzfl che zwischen Luft und Glas wie auf dem Bild direkt auf der Durchmesserlinie der Winkelscheibe liegt. Erzeuge mit der Experimentierleuchte und der Schlitzblende ein schmales Lichtb ndel und richte es auf die Mitte der Winkelscheibe. Erzeuge durch Drehen der Winkelscheibe unterschiedliche Einfallswinkel und lies den zugeh rigen Brechungswinkel ab. Trage die abgelesenen Werte in die Tabelle ein. Einfallswinkel 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Brechungswinkel !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!optisch d nnerer Stoff Einfallslot Einfallswinkel Brechungswinkel optisch dichterer Stoff urspr ngliche Richtung Grenzfl che ! HR_TF2_UG1a_LE_LGrenz_SE_Brech Auswertung: Vergleiche jeden Einfallswinkel mit dem zugeh rigen Brechungswinkel. Formuliere dein Ergebnis in einem Satz.

7 Zusatz: Umgekehrter Lichtweg Was passiert beim bergang von Glas in Luft? Lasse das licht diesmal von der anderen (gew lbten) Seite so auf den Glask rper fallen, dass das Lichtb ndel im Glask rper wie ein Radius auf die gerade Grenzfl che Glas-Luft trifft. Bestimme zu verschiedenen Einfallswinkeln die zugeh rigen Brechungswinkel. Zeichne deine Versuchsanordnung mit einem Beispiel f r einen Strahlengang in den Kasten und beschreibe, welche Beobachtungen du zum Lichtweg beim bergang von Glas in Luft gemacht hast.. HR_Ph_TF2_UG1a_LE_LGrenz_SE_Spiegel Die Reflexion am ebenen Spiegel Experiment Aufgabe: Untersuche, wie Licht an einem ebenen Spiegel reflektiert wird. Vorbereitung: Grundlagen: Wenn Licht auf K rper trifft, wird es meist von denen zur ckgeworfen, man sagt auch: das licht wird von diesen K rpern reflektiert. Ist die K rperoberfl che rau, so wird das licht nach allen Richtungen zur ckgeworfen (Streuung, diffuse Reflexion).

8 Ist die Oberfl che glatt, reflektiert sie das licht anders. Hier gilt eine Gesetzm igkeit, die mit Hilfe des Versuchs untersucht wird. Beachte: Winkel immer zum Einfallslot (Senkrechte zur Spiegeloberfl che in dem Punkt, an dem der Lichtstrahl auf die Oberfl che des Spiegels trifft) hin messen (siehe Skizze). Aufbau: Ger te und Hilfsmittel: Experimentierleuchte Schlitzblende ebener Spiegel Winkelscheibe ggf. Anschlusszubeh r f r Leuchte Durchf hrung: Lege den ebenen Spiegel so auf die Winkelscheibe, dass die Spiegelschicht des Spiegels wie auf dem Bild direkt auf der Durchmesserlinie der Winkelscheibe liegt. Erzeuge mit der Experimentierleuchte und der Schlitzblende ein schmales Lichtb ndel und richte es auf die Mitte der Winkelscheibe. Erzeuge durch Drehen der Winkelscheibe unterschiedliche Einfallswinkel und lies den zugeh rigen Reflexionswinkel ab.

9 Trage die abgelesenen Werte in die Tabelle ein. Einfallswinkel 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Reflexionswinkel !. Spiegeloberfl che Einfallslot Einfallender Lichtstrahl Einfallswinkel !. Spiegeloberfl che Einfallslot Einfallender Lichtstrahl Einfallswinkel HR_Ph_TF2_UG1a_LE_LGrenz_SE_Spiegel Auswertung: Vergleiche jeden Einfallswinkel mit dem zugeh rigen Reflexionswinkel. Formuliere dein Ergebnis in einem Satz.. HR_Ph_TF2_UG1a_LE_LGrenz_SE_Total Grenzwinkel der Totalreflexion Experiment Aufgabe: Bestimme experimentell den Grenzwinkel der Totalreflexion beim bergang von Glas nach Luft. Vorbereitung: 1) Erg nze die fehlenden W rter. a) Beim bergang von Luft in Glas wird Licht ..gebrochen. b) Beim bergang von Glas in Luft wird Licht ..gebrochen. c) Totalreflexion tritt nur auf, wenn das licht von .. in .. bergeht. d) Grenzwinkel nennt man den Einfallswinkel.

10 2) Betrachte die Zeichnung der Strahlenverl ufe in der Experimentieranordnung. In beiden Abbildungen kommt das licht der Gl hlampe zun chst aus der Luft und trifft dann auf Glas. In der ersten Abbildung ndert es beim bergang seine Richtung, in der zweiten Abbildung nicht. Erkl re genau, warum das licht seine Richtung in diesem Fall nicht ndert.. 3) Kennzeichne in beiden Skizzen der Experimentieranordnung Lot, Einfallswinkel und Brechungswinkel . Notiere die ben tigten Ger te. Aufbau: Ger te und Hilfsmittel: .. Luft Glas Glas Luft !HR_Ph_TF2_UG1a_LE_LGrenz_SE_Total Durchf hrung: Lege den Glask rper so auf die Winkelscheibe, dass die Grenzfl che zwischen Luft und Glas wie auf dem Bild direkt auf der Durchmesserlinie der Winkelscheibe liegt. Erzeuge mit der Experimentierleuchte und der Schlitzblende ein schmales Lichtb ndel und richte es auf die Mitte der Winkelscheibe.