Sexl Physik 7, Schulbuch

| 14 14.1 Zu Experiment 14.2 und 14.6 Glasfaserkern Glasfasermantel   14.2 Totalreflexion eines Lichtstrahls in einer Glasfaser. Der Kern der Glasfaser ist von einem Mantel mit kleinerer Brechzahl umgeben. 14.3 An einem Ende (im Bild links) wird ein Laserstrahl in die Glasfaser geschickt, am anderen Ende der Faser (rechts im Bild) tritt das Licht aus der Faser aus. Kanal für Mikrowerkzeuge CCD-Chip Licht Arbeitskanal Lichtübertragungs- fasern Elektrisches Video-Kabel Mechanische Steuerdrähte 14.4 Aufbau eines modernen Endoskops (Bild oben: Endstück; unten: Querschnitt) Experimente zu Reflexion und Brechung Du brauchst: Experimentierleuchte, Schlitz, Farbfolien; optische Scheibe mit Modell- körpern; Lineal; Aluminiumfolie; zwei Spiegel; Trinkhalm, Stricknadel, Plastilin, Be- cherglas; rechtwinkeliges Glasprisma; Glastrichter, schwarzes Papier; Tischtennisball, Draht, Kerze. Was ist zu tun? 14.1 Nimm die Aluminiumfolie und beobachte die Reflexion eines Lichtstrahls an der Folie. Zerknülle nun die Folie möglichst stark, breite sie wieder auf und wiederhole die Experimente. Was beobachtest du? Finde eine Erklärung. 14.2 Die Bilder eines Spiegels sind seitenverkehrt. Du kannst dies mit einem Lineal, einer Schrift oder auch an deinem eigenen Spiegelbild leicht feststellen. Nimm nun einen zweiten Spiegel und stelle die beiden Spiegel unter einem Winkel von 90° zu- sammen ( 14.1 links). Nimm die genannten Gegenstände und stelle sie zwischen die Spiegel. Wie ändert sich das Bild? Versuche eine Erklärung. 14.3 Nimm einen Trinkhalm und führe durch ihn eine Stricknadel durch. Lege eine Kugel aus Plastilin auf den Boden des Becherglases und fülle das Glas mit Wasser. Versuche nun die Plastilin-Kugel aus verschiedenen Winkeln „aufzuspießen“. 14.4 Beobachte deine Umgebung durch die Seiten eines rechtwinkeligen Glaspris- mas. Erkläre. 14.5 Betrachte verschieden farbiges Licht beim Übergang von Luft in einen durch- sichtigen Körper (z. B. mittels optischer Scheibe und passendem Modellkörper aus Glas). Die verschiedenen Farben werden verschieden stark gebrochen. Wie lässt sich das erklären? 14.6 In ein großes Becherglas, das mit Wasser gefüllt wird und auf einem schwarzen Papier steht, drücken wir einen Glastrichter hinein ( 14.1 rechts). Den Trichter müs- sen wir an der Ausflussöffnung mit dem Finger zuhalten und mit dem breiten Ende bis auf den Boden des Becherglases führen. Im Trichter ist ein Luftvolumen einge- schlossen. Schau von oben senkrecht auf den Trichter! Beobachte und erkläre. Lichtleiter Fällt ein Lichtstrahl in eine dünne Glas oder Kunststofffaser, so wird er durch wiederholte Totalreflexion in der Faser weitergeleitet ( 14.2 ). Experiment: Lichtleiter 14.7 Du brauchst: einen Wasserstrahl; einen Laserpointer. Was ist zu tun? Führe das Laserlicht durch einen Wasserstrahl. (Den Wasserstrahl er- zeugst du, indem du z. B. in eine Milchpackung zwei gegenüberliegende Löcher machst, ein Loch davon mit durchsichtigem Klebeband abschließt, die Packung mit Wasser füllst und den Laserpointer an das verklebte Ende hältst.) Lichtleiter werden zur Datenübertragung genutzt. Dabei werden in haarfeinen Glas(oder Kunststoff)fasern (Durchmesser 1/10 mm bis 1/20 mm) Lichtimpulse mit einer sehr hohen Frequenz übertragen. Ein Glasfaserkabel besteht aus mehr als 100 Glasfasern und kann etwa die gleiche Datenmenge übertragen wie ein armdickes Koaxialkabel. Lichtleiter Bildleiter Objekt Darm Okular Lichtquelle 14.5 Prinzip eines Endoskops Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv