67 7 Ein Knick in der Optik Bleibt noch zu klären, wie der Knick vom Winkel abhängt, unter dem der Lichtstrahl auf das Material trifft ( A 8 ). Sicher hast du bemerkt, dass der Knick umso stärker ausfällt, je größer der Winkel zum Lot ist (B 7.17). Wenn du senkrecht auf die Grenzfläche leuchtest (a), also in Richtung Lot, dann wird das Licht gar nicht gebrochen. Je größer α wird (b bis d), je flacher du also leuchtest, desto stärker wird der Knick. B 7.17 Die Brechung fällt umso stärker aus, je größer der Winkel zum Lot ist. Anders gesagt: Die Brechung fällt umso stärker aus, je flacher du auf die Grenzfläche leuchtest. Auch diesen Zusammenhang kann man im „Matschmodell“ verstehen. Wenn die Gruppe senkrecht auf die Grenze zum Matsch zugeht, werden alle gleichzeitig langsamer und es kommt zu keiner Änderung der Gehrichtung. Je flacher die Gruppe aber an die Grenze kommt, desto länger bestehen die Geschwindigkeitsunterschiede und desto länger dreht sich auch die Gruppe. Dadurch wird auch der Knick größer. Wenn du senkrecht durch ein Fenster durchblickst, dann wird das Licht nicht gebrochen und du siehst die Dinge genau dort, wo sie wirklich sind. Wenn du aber sehr flach auf eine Fensterscheibe blickst, dann kommt es zu einer merkbaren Verschiebung (B 7.18). B 7.18 Die Holzleiste ist beim schrägen Blick durch das Glas deutlich verschoben. Es ist so wie in A 2 (S. 64). Ziehen wir einmal eine Zwischenbilanz: Der Grund für die Lichtbrechung ist immer der Geschwindigkeitsunterschied des Lichts in den Materialien. Wird das Licht beim Eintritt in das andere Material langsamer, erfolgt eine Brechung zum Lot. Wird das Licht beim Eintritt in das andere Material schneller, erfolgt eine Brechung vom Lot. Das ist in B 7.15 zusammengefasst. Wie groß sind die Geschwindigkeitsunterschiede? Werfen wir dazu einen Blick auf die Tabelle in A 6 . Zunächst kannst du sehen, dass die Lichtgeschwindigkeit gar nicht exakt 300.000 km/s beträgt, sondern „nur“ 299.792 km/s, also 208 km/s weniger. Auswendig musst du diese Zahl allerdings nicht wissen. Es genügt, wenn du dir die schöne gerundete Zahl merkst. Warum ist dann in der Tabelle die exakte Zahl angegeben? Damit man den Unterschied zur Geschwindigkeit in Luft exakt angeben kann. Du siehst, dass das Licht sogar dort bereits einen Tick langsamer wird. Du siehst außerdem, dass kältere Luft das Licht etwas stärker bremst, weil sie etwas dichter ist als warme Luft. Mit seeehr genauen Uhren kann man diesen Unterschied bereits messen. Trotzdem kann man im Normalfall auch in Luft gut mit den gerundeten 300.000 km/s rechnen, weil der Unterschied so winzig ist. Aber in flüssigen und festen Stoffen ist die Bremsung richtig dramatisch. In Wasser hat das Licht nur mehr 75 % seiner Vakuumgeschwindigkeit, in Glas sind es sogar nur mehr 68 %. Je größer der Geschwindigkeitsunterschied in den Materialien ist, desto stärker fällt auch der Knick an der Grenzfläche aus (B 7.16). Das stimmt auch gut mit unserem „Matschmodell“ in B 7.13 überein. Je stärker die Gruppe gebremst wird, desto stärker schwenkt sie ein. B 7.15 Die beiden Arten von Lichtbrechung auf einen Blick B 7.16 Die Brechung fällt umso stärker aus, je stärker das Licht an der Grenze zum jeweiligen Medium abgebremst wird. Vergleich mit den Werten in T 7.1. Kurz zusammengefasst Wird das Licht beim Eintritt in ein anderes Material langsamer, erfolgt eine Brechung zum Lot. Wird das Licht beim Eintritt in ein anderes Material schneller, erfolgt eine Brechung vom Lot. Je größer der Geschwindigkeitsunterschied in den Materialien ist, desto stärker fällt der Knick an der Grenzfläche aus. Unabhängig vom Material gilt, dass der Knick umso stärker ist, je größer der Eintrittswinkel zum Lot ist. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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