66 Abbildung durch Lichtbrechung 38 Die Brechung des Lichtes Versuch: Halte wie in Abb. 38.1 einen Stab schräg ins Wasser. Was bemerkst du an der Übergangsstelle zwischen Luft und Wasser? Versuch: Lege in ein Glasgefäß eine Münze und schaue so von oben seitlich in das Gefäß, dass du gerade noch den Rand der Münze siehst. Fülle nun Wasser ein (Abb. 38.2). Achte auf die Münze! Die Münze wird scheinbar angehoben und ist zur Gänze sichtbar. Luft, Wasser, Glas usw. sind Stoffe, die das Licht durchlassen. Sie werden auch als optische Medien bezeichnet. Von zwei Medien nennt man jenes das optisch dichtere, in dem die Lichtgeschwindigkeit kleiner ist. Das andere Medium heißt das optisch dünnere. Wir wollen nun untersuchen, was beim Übertritt des Lichtes von einem optischen Medium in ein anderes geschieht. Versuch: Gib zum Wasser in einer Glaswanne etwas Fluoreszenzfarbstoff (z. B. von einem Leuchtmarker) und richte den Strahl eines Laserpointers schräg auf die Wasseroberfläche (Abb. 38.3). Beachte dabei die Sicherheitshinweise für die Verwendung des Laserpointers. Ein Teil des Lichtes wird reflektiert. Der andere Teil dringt in das Wasser ein und wird dabei abgelenkt. Wir ersetzen das Lichtbündel im Folgenden wieder durch einen einzelnen Lichtstrahl, der die Ausbreitungsrichtung des Lichtbündels anzeigt. Die Richtungsänderung eines Lichtstrahles beim Übergang von einem optischen Medium in ein anderes nennt man Brechung oder Refraktion (refraction) des Lichtes. In dem Punkt, in dem der Lichtstrahl seine Richtung ändert, denken wir uns normal auf die Grenzfläche der beiden Medien ein Lot gelegt. Durch den einfallenden Strahl, das Lot und den gebrochenen Strahl lässt sich eine Ebene legen. Das Lot bildet mit dem einfallenden Strahl den Einfallswinkel, mit dem gebrochenen Strahl den Brechungswinkel. Versuch: Lass einen Laserstrahl normal auf die Wasseroberfläche auftreffen. Wie tritt er ins Wasser ein? Ein Laserstrahl, der normal auf die Grenzfläche zweier optisch verschiedener Medien auftrifft, wird nicht gebrochen. Wohl aber wird ein Teil des Lichtes in sich reflektiert. Versuch: Befestige im Mittelpunkt der optischen Scheibe einen flachen Halbzylinder aus Glas und richte den Laserstrahl auf seine ebene Fläche (Abb. 38.4). Ändere durch Drehen der Scheibe den Einfallswinkel. Was kannst du beobachten? Ein Teil des Lichtes wird reflektiert, der andere Teil wird beim Übergang ins Glas gebrochen. Beim Übergang des Lichtes von Luft in Glas ist der Brechungswinkel stets kleiner als der Einfallswinkel. Der Strahl wird zum Einfallslot hin gebrochen (Brechung zum Lot). Die Größe der Ablenkung wächst mit dem Einfallswinkel. Kann ein Lichtstrahl geknickt werden? 38.1 Der Stab scheint an der Wasseroberfläche geknickt zu sein. 38.2 Wir sehen die Münze immer in der geradlinigen Verlängerung des ins Auge treffenden Lichtes. (Hier ist nur das Lichtbündel von einem bestimmten Punkt eingezeichnet.) Münze Die Münze scheint angehoben. 38.3 Trifft ein Laserstrahl auf eine Wasseroberfläche, so wird ein Teil des Strahls reflektiert, der andere Teil tritt in das Wasser ein und wird dabei gebrochen. Einfallswinkel Brechungswinkel gebrochener Lichtstrahl Reflexionswinkel reflektierter Lichtstrahl einfallender Lichtstrahl Lot Luft Wasser Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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