Experiment: Trinkhalme einmal anders? Material: Wassergefülltes Glas, zwei Trinkhalme So geht’s: Matteo behauptet: „Wenn du zwei Trinkhalme schräg ins Wasser hältst, erscheinen diese aus allen Blickwinkeln geknickt“. Überprüfe diese Aussage mit einem geeigneten Experiment und protokolliere deine Beobachtungen in deinem Physikheft oder Forschungstagebuch (Abb. 24.1). Experiment: Kannst du eine Geldmünze anheben, ohne sie zu berühren? Material: Wassergefülltes Glas, eine Geldmünze So geht’s: Lege eine Geldmünze unter ein durchsichtiges Glasgefäß. Beobachte die Münze durch das Glas unter verschiedenen Blickwinkeln (senkrecht von oben, schräg durch das Glas, usw.) und beschreibe deine Beobachtungen. Fülle nun das Gefäß mit Wasser. Wiederhole deine Beobachtung und beschreibe sie. Licht breitet sich in verschiedenen Stoffen unterschiedlich schnell aus. Lichtdurchlässige (transparente) Stoffe, wie Luft, Wasser, Glas, etc. lassen das Licht durch – der Fachbegriff hierfür ist Transmission. Diese Stoffe werden als optische Medien bezeichnet. Optisch dichte und dünne Medien unterscheiden sich durch die unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts. Demonstrationsexperiment: Der Weg des Lichts im Wasser Material: Laserpointer (Laserklasse 1), wassergefülltes Glasgefäß, Textmarker So geht’s: Fülle Wasser in ein (transparentes) Glasgefäß und gib etwas Fluoreszenzfarbstoff (z. B. von einem Leuchtmarker) hinzu. Richte eine Lichtquelle (z. B. einen Laserpointer) schräg auf die Wasseroberfläche (Abb. 24.2). Beschreibe und analysiere, wie sich der Lichtweg im Wasser verändert. Beachte dabei die Sicherheitshinweise für die Verwendung des Lasers! Die Richtungsänderung von Licht beim Übergang von einem optischen Medium in ein anderes nennt man Brechung. Um sowohl den Einfalls- als auch den Brechungswinkel bestimmen zu können, wird ein Einfallslot, welches senkrecht zur Grenzfläche beider Medien steht, eingezeichnet (Abb. 24.3). Demonstrationsexperiment: Brechung an einem Halbzylinder Material: Lichtquelle mit Schlitz, Halbzylinder aus Glas, Winkelscheibe So geht’s: Befestige im Mittelpunkt der optischen Scheibe (Winkelscheibe) einen flachen Halbzylinder aus Glas und leuchte mit einer Lampe mit Schlitzblende auf seine ebene Fläche (Abb. 24.4). Ändere durch Drehen der Scheibe den Einfallswinkel in den angegebenen Schritten. Lies den Brechungswinkel ab und trage ihn in die Tabelle ein. Beschreibe deine Beobachtung und versuche aus den Daten einen Zusammenhang zu formulieren. Hat der Spruch „Ein Knick in der Optik“ etwas mit diesem Kapitel zu tun? 24.3 Trifft ein Lichtbündel (in unserem Fall ein Laser) auf eine Wasseroberfläche, so wird ein Teil des Lichts reflektiert, der andere Teil tritt in das Wasser ein und wird dabei gebrochen. Das Einfallslot steht immer senkrecht zur Grenzfläche. Einfallslot einfallendes Licht reflektiertes Licht Einfallswinkel Reflexionswinkel Brechungswinkel gebrochenes Licht 24.2 Das Licht des Lasers wird gebrochen. Beachte bei der Verwendung eines Laserpointers die Sicherheitshinweise! 24.1 Lichtbrechung im Wasserglas ! 24.4 Versuchsaufbau Einfallswinkel 0° 20° 30° 40° 60° 80° Brechungswinkel 71 24 Brechung von Licht Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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