Aufgaben zu Brechung - Lösungen:

Transkript

1 Aufgen zu Brechung - Lösungen: Aufg. 2 (mit Berechnung von n) ) 1 = 1,8 cm; = / n' mit n' = 1/1,5 ==> 1 = 1,8 cm. 1,5 = 2,7 cm r = 2,1cm; d 1 > r ==> Totlreflexion 2 = 0,9 cm; 2 = 0,9 cm. 1,5 = 1,35 cm c) Vgl. ) 1 = 1,3 cm; r = 1,9 cm; 1 = 1,3 cm. 1,5 = 1,95 cm > r ==> Tot.reflexion 2 = 0,9 cm ==> 2 = 1,35 cm 1 Aufg. 2 (ohne Rechnung, Winkel us Digrmm) Zeichne den genuen Strhlenverluf durch ds Prism. n -Gls = 1,5 (1,6 mit Digrmm) ) - Lichtstrhl (Listr) trifft senkrecht uf die Oerfläche Listr geht ungerochen durch. - Für = 57 (von opt. dicht nch opt. dünn) git es keinen Winkel mehr im Digrmm ==> Totlreflexion - 2 = 17 ==> 2 = 28 (us Digrmm) 1 ) - 1 = 50 ==> 1 = 28 - Totlreflexion wie ei ) - 2 = 5 ==> 2 = Tipps: - Bechte, dss und ß jeweils die Winkel zwischen Lichtstrhl und sind. - Zeichne zuerst ds zur Glsoerfläche, n der Stelle n der der Lichtstrhl uf die Glsoerfläche trifft. - Vervollständige: Beim Üergng vom optisch dünnen in optisch dichteres Mteril, wird ein Lichtstrhl gerochen. Beim Üergng von optisch dichtem in optisch dünneres Mteril wird ein Lichtstrhl gerochen. 1

2 c) - Lstr senkrecht uf die Oerfläche wird nicht gerochen - = 37 ==> = 74 Aufg. 2: (mit Berechnung von n) Lösungsweg: Hilfskreis Amessen von und ==> n = / = 1,6 Verlängern des Lichtstrhl im Prism is zur Hilfskreis Amessen von 2 ; mit n = / zw. = / n knn errechnet und eingezeichnet werden (Achtung: D Lichtstrhl von optisch dicht nch dünn, ist n = 1/1,6 2 Aufg. 2: n /Gls = 1,6 ==> n Gls/ = 1 / 1,6 r = 5,7 cm ; r = 6,7 cm n = / n Gls/ = 1 / 1,6 = / ==> =. 1,6 = 9,1 cm > r ==> Totlreflexion Aufg. 3: Gls 15 23

3 Aufg. 3: Wsser Aufg. 12: ) Berechne die Brechungszhl n: = 1,9 cm ; = 1,5 cm ; n = / = 1,9cm / 1,5cm = 1,3 Gls ) Zeichne einen 2. einfllenden Lichtstrhl unter einem Winkel von 45 = 1,5 cm ; n ist gegeen. Für eine / Flintgls eträgt n = 1,6 Berechne us und n: =. n zw. = / n = 1,5 cm / 1,6 = 0,94 cm Trge in den Kreis ein (zwischen Kreis und, senkrecht zum ) Zeichne den usfllenden Lichtstrhl ein (vom Mittelpunkt durch den Berührungspunkt von mit dem Kreis) Miss den Ausfllswinkel : = 25 Aufg. 12: ) Bestimme n für die gezeichnete : Gls n = / n = 1,7cm 1,05cm = 1,7 cm ; = 1,05 cm ; n = / = 1,6 1,7cm 1,05cm n = 1,6 Gls

4 ) Der einfllende Lichtstrhl he nun einen Winkel = 50 zum. Konstruiere mit dem von ) eknnten n den usfllenden Lichtstrhl: n = 1,6 ; = 1,6 cm ; = / n = 1 cm 1 cm ==> Ausfllswinkel = 24 1,6 cm Gls Aufg. 13: ) Bestimme n für die gezeichnete : = 1,55 cm ; = 1,1 cm ; n = / = 1,4 Plexigls ) Der usfllende Lichtstrhl he nun einen Winkel = 25 zum. Konstruiere mit dem von ) eknnten n den einfllenden Lichtstrhl: n = / ==> =. n Gemessen: = 0,9 cm ; Rechnung: = 0,9 cm. 1,4 = 1,26 cm ==> Einfllswinkel = 36 Plexigls Aufg. 14: Wie muss der Lichtstrhl uf ds Prism fllen, dmit er n der 2. ohne Brechung durchgeht? n = 1,5 (/Gls) ) Fällt ein Lichtstrhl senkrecht uf eine zwischen 2 optisch unterschiedlichen Medien, geht er ungerochen hindurch. ==> der Verluf des Lichtstrhls im Prism. ) Finde (mit Zirkel und Geodreieck) den einfllenden Lichtstrhl. (Folgende Konstruktionsschritte sind notwendig: - An welchem Punkt geht der Lichtstrhl durch 1? - uf die n diesem Punkt

5 - Hilfskreis - - Berechnung von mit n - Einzeichnen von - Lichtstrhl Aufg. 16: Merkregeln: Fällt ein Lichtstrhl vom optisch dünnen in optisch dichtes Medium, wird er zum hin gerochen. Fällt ein Lichtstrhl vom optisch dichten in optisch dünnes Medium, wird er vom weg gerochen. Beispiele: Ein Lichtstrhl fällt von in Wsser. Er wird zum hin gerochen Ein Lichtstrhl fällt von Gls in Wsser. Er wird vom weg gerochen Ein Lichtstrhl fällt von klter in wrme. Er wird vom weg gerochen Aufg. 17: n = 1,5 Der usfllende Lichtstrhl verläuft prllel zum einfllenden Strhl hinter dem Gls weiter. Die Konstruktion der Brechung n der 2. ist nicht nötig, weil der Lichtweg umkehrr ist, n ist n eiden n gleich, somit leit ei der Konstruktion der Brechung ds Verhältnis der Ein- und Aus- fllswinkel gleich. (gemessen) = 1,8 cm = / n = 1,2 cm Gls (errechnet) Aufg. 18: Konstruiere die Brechung n einer Gls/ d.h. der Lichtstrhl fällt us dem Gls in. Der Winkel im Gls (zum ) sei nun der Einfllswinkel und die zugehörige Hilfslinie wäre dnn. Dmit wird > und n < 1. Es gilt: 1 n dgls = n Glsd Berechnung: = 1,2 cm n = 1 1,5 n = Gls ==> = / n = 1,8 cm 1,2cm = 1 1,5 = 2 cm

6 Aufg. 18: = 54 us dem Digrmm für n = 1,6 ==> Wsser ß = 30,5 Aufg. 19: ) Konstruiere den gesmten Verluf des eingezeichneten Lichtstrhls durch ds Prism. n Gls = 1,4 Zeichne, Hilfskreis und Hilfslinien für eide n ein = 22,7 cm cm = / n / n = 2 cm / 1,4 = 1,4 2,7 cm cm / 1,4 = 1,9 cm 2. 2 = 0,8 cm = 0,5. cm n = / 1/n = 0,8 cm. n = 0,5 cm 1,4 1,4 = 1,2 cm = 0,7 cm

7 Aufg. 20: ) ß in 40 n = 1,6 [ ] ß [ ] 10 6, , , , , , , in ) Einfllswinkel 60 ==> us dem Digrmm (od. us der Telle): Ausfllswinkel ß = 32,8 Achtung: Immer der Winkel zwischen 60 32,8 und c) = 2 cm ; = 1,25 cm ; / = 1,6 / = n (s. Telle) n = Brechzhl, gilt immer für ein spezielles Mterilpr, hier: - Gls Gls d) Einfllswinkel 45 ==> us dem Digrmm: Ausfllswinkel ß = 26, ,5 = 1,5 cm ; = 0,9 cm ; / = 1,66 (uch hier sollte ei ideler Messung / = 1,6 sein) Gls