Brechung (Refrak/on) von Lichtstrahlen. wahre Posi/on

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Bertold Klein
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1 Brechung (Refrak/on) von Lichtstrahlen wahre Posi/on

2 Brechung des Lichts, ein kurze Erklärung Fällt Licht auf die Grenzfläche zweier durchsich/ger Körper, so wird nur ein Teil reflek/ert während der Rest in das Medium eindringt. Dabei trik im allgemeinen eine Richtungsänderung des Lichtstrahls ein, die man als Brechung bezeichnet. Dies ist der Grund aus dem ein, ins Wasser gehaltener Stab gebogen (gebrochen) erscheint. Bei der Brechung werden die verschiedenen Wellenlängen des Lichtes unterschiedlich gebrochen.

3 Erklärung des Brechungsgesetzes Beim EintriK des Lichtstrahls von LuN in Wasser wird der einfallende Strahl zum Lot hin gebrochen Der EintriKswinkel ist alpha, gemessen zum Einfallslot. In der LuN bewegt sich der Lichtstrahl mit der Lichtgeschwindigkeit c1, im Wasser ist die Lichtgeschwindigkeit c2 deutlich geringer. Beim EintriK vom Medium Wasser in das Medium LuN wird der Lichtstrahl vom lot weg gebrochen. Das Snelliussche Brechungsgesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen der Veränderung der Lichtgeschwindigkeit und dem Brechungswinkel.

6 Defini/on Brechungsindex

7 Hat Licht unterschiedlicher Wellenlänge auch Ja und nein, lautet die Antwort. Nein, wenn die Ausbreitung im Vakuum gemeint ist. Dort hat Licht aller Wellenlängen unterschiedliche "Lichtgeschwindigkeiten"? Die Vakuumlichtgeschwindigkeit c beträgt Meter pro Sekunde, das sind etwa Kilometer pro Sekunde. Die Lichtgeschwindigkeit nimmt jedoch ab, wenn Licht ein Material durchläun. Wie stark das geschieht, hängt einerseits von der Wellenlänge des Lichtes ab, andererseits vom Material. Licht trägt, als elektromagne/sche Welle, ein elektrisches Feld mit sich. Damit kann es die elektrischen Ladungen verschieben, die in einem Material vorhanden sind. Physiker sprechen von einer Polarisa/on. Es entsteht ein Gegenfeld, in dem die Ausbreitung des Lichts verzögert wird, seine Geschwindigkeit sinkt. Je nach Wellenlänge kann das Licht ein Material besser oder schlechter polarisieren und so seine Ausbreitungsgeschwindigkeit mehr oder weniger stark ändern. Mit der Geschwindigkeit des Lichtes ändert sich auch seine Wellenlänge, wenn es vom Vakuum in ein Material übergeht. Unverändert bleibt nur die Frequenz. Ein Beispiel: In LuN ist die Lichtgeschwindigkeit kaum geringer als im Vakuum. In Wasser sinkt die Geschwindigkeit von gelbem Licht auf etwa drei Viertel der Vakuumlichtgeschwindigkeit, in Glas auf rund zwei DriKel. VioleKes Licht breitet sich in beiden Materialien etwas langsamer aus als das Gelbe. Obwohl dieser Effekt klein ist, kann man seine Auswirkung im Alltag einfach sehen: nimmt man eine Sammellinse, z.b. eine Lupe, und bildet damit einen schwarz weißen Gegenstand auf ein weißes Papier ab, dann erscheinen seine Kanten im Bild farbig. Dieser Effekt heißt Farbfehler (Dispersion) und wird in Fotoobjek/ven durch eine geeignete Anordnung von unterschiedlichen Linsen korrigiert.

8 LuNspiegelung nach unten Voraussetzungen: Kalte und warme LuNschichten. Die kühle LuNschicht befindet sich oben. Das Licht muss den Beobachter ab dem Grenzwinkel erreichen. Lichstrahlen treffen vom op/sch dichten Medium auf ein dünneres Medium. An der Grenzfläche erfolgt die Totalreflek/on. Bei erreichen des Grenzwinkels erfolgt keine Brechung sondern Totalreflek/on.

9 Bei einem reellen Bild (das heißt einem auf einem Schirm auffangbaren Bild) vereinigen sich die Strahlen wirklich. Bei einem virtuellen Bild vereinigen sich die Strahlen in ihrer gedachten rückwär/gen Verlängerung. Die Bildpunkte in ihrer Gesamtheit ergeben das Bild des Gegenstandes.

10 Der Verlauf von Lichtstrahlen in Linsen Die Sammellinse 1. Die Lichtsrahlen treffen parallel auf die Linse. 2. Die Lichtstrahlen werden 2 fach gebrochen. 3. Die Lichtstrahlen ändern die Richtung und Geschwindigkeit. 4. Die Lichtstrahlen werden im Brennpunkt vereinigt (gebündelt.)

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