Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

13 13.2 Farben, Spektren Farben, Spektren (set of spectral lines or spectrum) Prismenspektren A1 Häufig treten im Tageslicht Farberscheinungen auf. Gib Beispiele an! Versuche Gründe für die Entste- hung dieser Farbeffekte zu finden! 13.2 13.2.1 Aus dem Brechungsgesetz und den Ergebnissen der Versuche folgern wir, dass sich Licht verschiedener Farben mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Glas (oder durchsichtigen Medien) ausbreitet: sin sin c c 2 1 b a = a … Einfallswinkel b … Brechungswinkel c 1 … Ausbreitungsgeschwindigkeit 1 c 2 … Ausbreitungsgeschwindigkeit 2 Aus b viol < b rot  folgt sin  b viol < sin  b rot sin sin sin sin sin sin 1 1 viol rot viol rot " 2 2 b b b a b a somit c c c c 2 2 viol rot 1 1 2  also  c c 2 2 viol rot 1 Da das violette Licht stärker abgelenkt wird als das rote Licht, breitet sich im Glasprisma das violette Licht offenbar langsamer aus als das rote Licht. A2 Wo haben wir bereits früher ein „Spektrum” kennengelernt? A3 Gib an, welche Erscheinungen des Alltags aufzei- gen, dass ein Spektrum vorhanden sein muss! A4 Lies den Begriff  „Brechungsindex” nach! Der Brechungsindex (Brechzahl) hängt vom Material des durchsichtigen Mediums und von der Frequenz (Wellenlänge) des Lichtes ab. Im Normalfall ist der Brechungsindex für größere Frequenzen größer als für kleinere Frequenzen. Abb. 13.2 Brechung von weißem Licht. Beim Eintritt des Licht- strahles in das Glasprisma erfolgt Brechung „zum Lot“ (1), beim Austritt Brechung „vom Lot“ (2). Das Licht wird in verschiedene Farbanteile zerlegt. Diese Auffächerung des weißen Lichtes in Lichtstrahlen mit bestimmten Frequenzen führt zu einem Farb- spektrum. Spaltblende Prismenbasis Schirm n = 1,6 violett n = 1,5 rot Brechung zum Lot Brechung vom Lot weißes Licht Versuch Glühlampe Ein Lichtstrahl einer Glühlampe durchquert ein Prisma und fällt dann auf einen Schirm. Es tritt eine Auffächerung des Lichtstrahles ein, wir können verschiedene Farben sehen! (Emissionsspektrum) Abb. 13.1 Versuchsaufbau: Bestimmung des Spektrums des weißen Lichtes. (Die Sammellinse bei der Lampe dient dazu, das Licht der Quelle auf die Spaltblende zu konzentrieren. Die Sam- mellinse nach dem Spalt bildet diesen als Linie auf dem Schirm ab.) Spalt- blende Lichtquelle Sammellinse Sammel- linse Prisma Bildschirm Emissionsspektrum Abb. 13.3 Auffächerung des weißen Lichtstrahles beim Eintritt in ein optisch dichteres Medium. Disper- sion weiß rot violett rot violett optisch dichteres Medium    Abb. 13.4 Der Brechungsindex von Glas ist für Licht verschie- dener Frequenzen (Wellenlängen) verschieden (Dispersion). In Glas ist der Brechungsindex für violettes Licht größer als für rotes Licht. Brechungsindex n 1 2 Frequenz in Hz f rot violett (1) (2) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv