Sexl Physik 7, Schulbuch

Lichtausbreitung Die Lichtgeschwindigkeit c im Vakuum beträgt 299792 458m/s (ca. 300 000 km/s ). In Materie ist die Lichtge- schwindigkeit kleiner als im Vakuum. Die Lichtausbreitung lässt sich mit dem Huygens’schen Prinzip beschreiben: Punkte, die von einer Welle zur glei- chen Zeit erreicht werden, bilden eine Wellenfläche. Jeder Punkt dieser Fläche kann als Ausgangspunkt einer Ele- mentarwelle angesehen werden. Die Überlagerung aller Elementarwellen ergibt die beobachtete Welle. Reflexion und Brechung: Bei der Reflexion von Licht an ei- nem Spiegel ist der Einfallswinkel α gleich dem Reflexions- winkel α ' ( Reflexionsgesetz ). Das Verhältnis der Sinuswerte von Einfalls- und Bre- chungswinkel ist gleich dem Verhältnis der Ausbreitungs- geschwindigkeiten in den jeweiligen Medien ( Brechungsge- setz ). Den Quotienten sin α / sin β beim Übergang von Licht aus dem Vakuum (und in sehr guter Näherung aus Luft) in ein transparentes Material bezeichnet man als Brechzahl des jeweiligen Materials. Die Brechzahl hängt von der Frequenz des Lichts ab. Rotes Licht wird weniger stark gebrochen als blaues Welleneigenschaften des Lichts Beugung, Interferenz und Polarisation sind Belege für die Wellennatur des Lichts. Beugung ist der Übertritt von Wellen in den geometrischen Schattenraum. Beugung tritt auf, wenn eine Lichtwelle auf eine oder mehrere eng nebeneinanderliegende schmale Öff- nungen (z. B. enger Spalt, Doppelspalt oder Beugungsgitter) trifft. Die Wellenlänge des Lichts kann mittels der Beugung am Strichgitter gemessen werden. Für das Maximum k-ter Ord- nung gilt die Beziehung: sin φ = k · λ /d, k = 0, 1, 2 , …, Gitterkon- stante d , Beugungswinkel φ ) Spektralfarben entsprechen sichtbarem Licht einer einzi- gen Wellenlänge (monochromatisches Licht). Rotes Licht hat die größte Wellenlänge, violettes die kleinste. Sie liegen im Bereich von ca. 700 bis 400nm . Weißes Licht ist ein Gemisch aller Spektralfarben. Mit einem Beugungsgitter kann man weißes Licht in seine Spektralanteile zerlegen. Interferenz bedeutet, dass Wellen einander überlagern und dabei verstärken oder schwächen. Interferenzen treten auf, wenn Lichtstrahlen an der Ober- und Unterseite einer dün- nen Schicht (Seifenlamelle, Ölfilm) reflektiert werden. Licht ist eine Transversalwelle . Natürliches Licht hat keine ausgezeichnete Schwingungsrichtung. Führt man Licht durch einen Polarisationfilter, wird es linear polarisiert , d. h. es schwingt nur in einer Ebene. Optisch aktiv nennt man Substanzen, die längs der opti- schen Achse die Schwingungsebene des Lichts verdrehen (Quarz, Flüssigkristalle, Milch, Zuckerlösung usw.). 72 Zusammenfassende Übersicht Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv