66 7.2 Gruppenausflüge im Matsch Lichtbrechung Teil 2 Du weißt bereits, dass ein Lichtstrahl abknickt, wenn er von einem Material in ein anderes übertritt. Und wir sehen uns auch an, was der Grund für diesen Knick ist. Decke jetzt die rechte Spalte ab, bevor du die Fragen durchliest. In Kap. 4.3 (S. 38) hast du gehört, dass die Lichtgeschwindigkeit 300.000 km/s beträgt. Das war gewissermaßen eine doppelte Vereinfachung. Was ist damit gemeint? Schau dir in Ruhe T 7.1 an und diskutiere mit deiner Nachbarin oder deinem Nachbarn über die Fülle an Daten. Versucht, die wesentlichen Kernaussagen aus der Tabelle herauslesen und in einigen Sätzen mündlich zusammenzufassen. Material Prozent der Vakuumlichtgeschwindigkeit Lichtgeschwindigkeit in km/s Vakuum 100 299.792 Luft 50 °C 99,976 299.719 Luft 20 °C 99,973 299.711 Wasser 75 225.408 Glas 68 198.500 Plexiglas 67 201.203 Diamant 41 123.881 T 7.1 Einige Werte für die Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Materialien: Die Textwerte sind gerundet. Als Vakuum bezeichnet man den völlig leeren Raum. Stell dir vor, du gehst eingehakt in einer Gruppe schräg von Asphalt in Matsch (B 7.12 a). Wie wird sich dabei die Gehrichtung ändern? Bedenke, dass man im Matsch langsamer geht. Wie wird sich die Gehrichtung der Gruppe ändern, wenn sie von Matsch auf Asphalt kommt (b). Begründe deine Antwort. Mache noch einmal den Versuch aus A 1 . Lege dein Augenmerk diesmal darauf, was mit dem Knick passiert, wenn du unter verschiedenen Winkeln auf die Schachtel leuchtest. Versuche herauszubekommen, wann der Knick im Lichtstrahl besonders klein beziehungsweise besonders groß ist. A 6 A 7 a b Matsch Matsch Asphalt Asphalt B 7.12 Wie wird sich die Gehrichtung verändern? A 8 Fangen wir einmal mit A 7 an. Was passiert, wenn die Gruppe schräg vom Asphalt in den Matsch geht? Sobald die erste Person den Matsch erreicht, wird sie langsamer. Der Rest geht aber noch ungebremst weiter. Dadurch beginnt sich die Schülergruppe zu drehen. Wenn alle im Matsch sind, dann sind sie wieder gleich schnell und die Gruppe geht geradeaus. Dieser Fall ist in B 7.13 a zu sehen. Wenn die Gruppe vom Matsch auf den Asphalt kommt, ist es genau umgekehrt. Die Personen am Asphalt können nun schneller gehen und die Kette dreht in die andere Richtung (B 7.13 b). In beiden Fällen ist der Grund für die Richtungsänderung der Geschwindigkeitsunterschied. B 7.13 Wie eine eingehängte Gruppe abbiegt, wenn sich der Untergrund ändert. B 7.14 Wie sich ein Lichtstrahl verhält, wenn er in ein anderes Material eintritt. Vergleiche diese Abbildung mit B 7.13. Bei der Lichtbrechung verhält es sich im Prinzip ganz genauso. In Glas bewegt sich Licht langsamer als in Luft. Man sagt auch, dass Glas optisch dichter ist als Luft. Wenn der Lichtstrahl den optisch dichteren Stoff erreicht, knickt er an der Grenzfläche ab. Es ist so, als würde die Menschengruppe vom Asphalt in den Matsch gehen (B 7.13). Weil der Winkel des Lichtstrahls zum Lot nach der Brechung kleiner ist (β < α), spricht man hier von einer Brechung zum Lot (B 7.14 a). Wenn der Lichtstrahl wieder aus dem Glas in Luft tritt, wird er ebenfalls gebrochen. Er tritt nun von einem optisch dichteren in einen optisch dünneren Stoff. Es ist so, als würde die Menschengruppe vom Matsch in den Asphalt gehen. Weil der Winkel des Lichtstrahls zum Lot nach der Brechung größer ist (β > α), spricht man in diesem Fall von einer Brechung vom Lot (B 7.14 b). a b Matsch Matsch Asphalt Lot Lot Asphalt a b Luft Glas Luft Lot Lot Glas gebrochener Strahl einfallender Strahl gebrochener Strahl einfallender Strahl Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
RkJQdWJsaXNoZXIy ODE3MDE=