Big Bang HTL 3, Schulbuch

Einige Licht-Phänomene 8 Ausgewählte Kapitel der klassischen Physik (III. Jg., 5. Sem.) 75 In Abb. 8.8 siehst du, was passiert, wenn Licht auf ein op- tisch dünneres Medium trifft. Je größer der Einfallswinkel, desto stärker der Knick. Bei einem bestimmten Grenzwinkel verläuft der gebrochene Strahl parallel zur Wasserober- fläche (4), und bei noch größerem Winkel wird alles reflek- tiert (5). Man spricht daher von Totalreflexion. Eine techni- sche wichtige Anwendung ist die Datenübertragung mit Hilfe von Glasfaserkabeln . Experiment: Brechzahl ermitteln Experiment: Lichtleitung durch Wasser Brechzahl ermitteln benötigtes Material: – Netzteil, Halogenleuchte und Schlitzblende – halbkreisförmiger Modellkörper aus Plexiglas – Kreisscheibe mit Gradeinteilung Aufbau und Durchführung Baue die Teile wie in Abb. 8.6 dargestellt auf. Miss jeweils Einfalls- und Reflexionswinkel. Wenn du die Brechzahl in Luft vereinfacht mit 1 annimmst, erhältst du sin α ____ sin β = n 2 __ n 1 ≈ n 2 . Führe mehrere Messun- gen durch und berechne mit einem Tabellenkal- kulationsprogramm Mit- telwert und Standard- abweichung. e Abb. 8.6 Abb. 8.7: Die primäre Lichtwelle (schwarz) baut im Medium eine gestreute Welle auf (rot). Die Überlagerung führt zu einer verzögerten Gesamtwelle (grün). Es sieht so aus, als wäre das Licht langsamer geworden. Abb. 8.8: Total- reflexion an der Wasser- oberfläche Abb. 8.9: Durch Totalreflexion von Radio- wellen an der Ionosphäre kann es zu sehr hohen Reichweiten kommen. Das Licht ist im Inneren durch Totalreflexion quasi gefan- gen. Glasfaserkabel ermöglichen eine sehr hohe Datenüber- tragungsrate, etwa für Kabelfernsehen oder Internet ( F6 ). Auch bei Radiowellen kann es in der Atmosphäre zur Total- reflexion kommen (Abb. 8.8). Zusammenfassung Wellen nehmen immer den zeitlich kürzesten Weg. Bre- chung von Licht- und EM-Wellen kommt durch verschiedene optische Dichten der Medien zu Stande. Die Totalreflexion ist ein Effekt der Lichtbrechung. 8.3 Jetzt wird’s bunt Dispersion und Farbmischung Hier geht es darum, wie man weißes Licht in seine Bestand- teile zerlegen kann, und was passiert, wenn man diese wie- der zusammenmischt. ?: Fragenbox -> S. 76 Im Vakuum beträgt die Lichtgeschwindigkeit ( c 0 ) rund 3 · 10 8 m/s. In Stoffen ist sie kleiner und hängt von deren optischer Dichte ab (Tab 8.1, S. 74). Das ist aber noch nicht die ganze Wahrheit. Die Lichtgeschwindigkeit in Stoffen hängt nicht nur von deren Beschaffenheit ab, sondern auch von der Wellenlänge des Lichts. Sehen wir uns dazu einmal die Sache mit dem Prisma genauer an. Abb. 8.11: Weil die einzelnen Farben im Glas eine unterschiedliche Geschwindigkeit haben, kommt es zu einer Aufspaltung des weißen Lichts. Je größer β , desto schwächer die Brechung. Lichtleitung durch Wasser benötigtes Material: – Kunststoffflasche – Laserpointer – Auffanggefäß für Wasser Aufbau und Durchführung Die Flasche wird mit Wasser gefüllt und mit dem Stöpsel verschlossen, um den Wasserstrahl durch das Öffnen des Verschlusses steuern zu können. In die Seitenwand wird ein Loch gestochen und der Laserpointer quer durch die Flasche auf diese Austrittsöffnung gerichtet (Abb. 38). Aufgrund der Totalreflexion kann der Lichtstrahl nicht austreten. Nach demselben Prinzip arbeiten zum Beispiel Glasfaserkabel. e Abb. 8.10 Z Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv