Sexl Physik 7, Schulbuch

| 10 Untersuche, überlege, forsche: Lichtgeschwindigkeitsmessung und Fernsehen 10.1 In einem späteren Abschnitt werden wir sehen, dass sich Radiowellen, mit denen u. a. auch Fernsehbilder übertragen werden, mit derselben Geschwindigkeit ausbreiten wie Licht. Wir können daher die Lichtgeschwindigkeit über die Ausbreitungsgeschwin- digkeit von Radiowellen in Luft bzw. im Vakuum messen. Betrachte eine Live-Sendung, z. B. eine Nachrichtensendung auf ORF 2 und 3sat am besten nebeneinander auf zwei Fernsehgeräten. Du kannst beobachten, dass die Sen- dung auf 3sat etwas verzögert erscheint (etwa um ein Drittel einer Sekunde später). Das ist auf den „Umweg“ der Nachrichtenübertragung über einen geostationären Sa- telliten zurückzuführen. Schätze den Wegunterschied und berechne aus dem Zeitun- terschied die Lichtgeschwindigkeit. Zu berücksichtigen ist dabei, dass die beobachteten Zeitdifferenzen wesentlich größer sein können. Grund ist die Zeit, die für die Digitalisie- rung der Signale benötigt wird. 1.2 Reflexion des Lichts Fällt Licht auf einen Gegenstand, so wird ein Teil des Lichts zurückgeworfen, re­ flektiert, ein Teil wird absorbiert. Wir sehen unsere Umgebung, weil das von den Körpern reflektierte Licht in unser Auge trifft und auf der Netzhaut ein Bild ent­ steht. Die dadurch verursachten Nervensignale werden an das Gehirn weiter gelei­ tet. Gegenstände mit rauen Oberflächen reflektieren einen Teil des auffallenden Lichts in alle Richtungen, wir können sie daher aus allen Richtungen betrachten. Man spricht von diffuser Reflexion ( 10.2 ). Ein Teil des Lichts wird immer absorbiert. An sehr glatten Oberflächen wird das Licht nur in eine Richtung, also regulär re­ flektiert . Fällt Licht auf ein durchsichtiges Medium, etwa auf Glas oder eine Wasserfläche, so wird es zum Teil regulär reflektiert (vgl. Bd. 6, S. 90 ff.), zum Teil absorbiert, zum Teil durchgelassen. Beim Eintritt in das Medium ändert sich die Ausbreitungs­ richtung des Lichts, es wird gebrochen. Eine Reihe von Naturphänomenen, wie der Regenbogen oder die Fata Morgana, lassen sich nur verstehen, wenn wir über die Gesetze der Lichtbrechung Bescheid wissen. Das Reflexionsgesetz Wir betrachten die Reflexion eines schmalen Lichtbündels, eines Lichtstrahls. Gra­ fisch wird ein Lichtstrahl durch eine Gerade dargestellt. Experiment: Reflexion am ebenen Spiegel 10.1 Du brauchst: Experimentierleuchte, passender Schlitz zur Erzeugung eines Strahls, ebener Spiegel; optische Scheibe und dazu passender ebener Spiegel. Allgemeine Bemerkung: Für viele der in diesem Teil des Buches genannten Experi- mente kannst du als Lichtquelle einen Laserpointer verwenden. Du erhältst damit einen schmalen einfarbigen Lichtstrahl. Verwende Laserpointer geringer Leistung (< 1 mW). Achtung: Ein Laserstrahl kann die Netzhaut des Auges schädigen! Achte darauf, dass der Strahl weder direkt noch indirekt (durch Reflexion) ins Auge fällt! Was ist zu tun? a) Verdunkle den Raum und spiegle einen Lichtstrahl am Spiegel. Drehe den Spiegel und beobachte, wo der Strahl auffällt. Was kannst du aus deiner Beobach- tung schließen? b) Mache den Weg des Strahls z. B. mittels Kreidestaub sichtbar. War- um kannst du nun den Lichtstrahl sehen? c) Nimm eine optische Scheibe und untersu- che das Verhalten des reflektierten Strahls bei verschiedenen Einfallswinkeln ( 10.3). Stelle eine Tabelle (Einfalls- und Reflexionswinkel) auf. 10.1 Vor jeder Olympiade wird das olympische Feuer in Olympia (Griechenland) mittels Son- nenlicht entzündet. 10.2 Wir sehen Körper, weil das Licht an ihrer Oberfläche reflektiert wird. Bei rauen Oberflächen wird das Licht in alle Richtungen reflektiert, wir können den Körper daher aus allen Richtungen sehen. Auch an durchsichti- gen Körpern wird ein Teil des Lichts reflektiert, andernfalls könnten wir die Körper nicht sehen. 10.3 Optische Scheibe. Experiment zur Reflexion am ebenen Spiegel. 10.4 „Der falsche Spiegel“ wurde 1928 vom belgischen Surrealisten R ené M agRitte gemalt. Als nicht greifbares Abbild der Wirklichkeit übte der Spiegel eine große Faszination auf den Künstler aus. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv