2. Klassenarbeit Thema: Optik

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1 2. Klassenarbeit Thema: Optik Physik 9d Name: 0. Für saubere und übersichtliche Darstellung, klar ersichtliche Rechenwege, Antworten in ganzen Sätzen und Zeichnungen mit spitzem Bleistift erhältst du bis zu Die Sonne ist etwa 778 Millionen Kilometer vom Jupiter entfernt. Wie lange braucht das von der Sonne abgestrahlte Licht, um dorthin zu gelangen? / 2 2. Die beiden Lichtquellen L1 und L2 beleuchten ein runde Loch in einer Wand. Welche Figur sieht man auf dem Schirm? Erkläre! 3. Die Lampe L und der Spiegel S in der Skizze sind wie angegeben drehbar. Es dreht sich die Lampe um 10 in Pfeilrichtung, der Spiegel um 15 in Pfeilrichtung. Um welchen Winkel dreht sich folglich der reflektierte Strahl? Erkläre! 4. a) Wie ist ein Tripelspiegel aufgebaut? Skizze! b) Was zeichnet einen Tripelspiegel aus? c) Wo werden Tripelspiegel verwendet? 5. a) Was stellt das Diagramm dar? b) Wann werden Lichtstrahlen nicht gebrochen, wenn sie auf eine Grenzfläche auftreffen? c) Was versteht man unter Totalreflexion? d) Wo wird die Totalreflexion genutzt? / 5 / 6 bitte wenden...

2 6. Die Abbildung zeigt ein dreiseitiges Glas-Prisma, in das von oben Licht einfällt. Konstruiere den weiteren Strahlengang, bis das Licht das Prisma wieder verlässt. 7. a) Skizziere eine Sammellinse und benenne die wichtigen Stellen. b) Zeichne drei verschiedenartige besondere Strahlen ein. JOKER: Stelle in einer Zeichnung dar, wie zwei Spiegel und eine Münze angeordnet werden müssen, damit du von einem geeigneten Punkt aus insgesamt acht Münzen sehen kannst. Viel Glück und viel Erfolg! : Schnitt: Median: Rückgabe (von 30) Standardabweichung: Note:

3 2. Klassenarbeit Thema: Optik Physik 9d Name: 0. Für saubere und übersichtliche Darstellung, klar ersichtliche Rechenwege, Antworten in ganzen Sätzen und Zeichnungen mit spitzem Bleistift erhältst du bis zu Das von der Sonne abgestrahlte Licht braucht etwa 499 Sekunden, um von der Sonne zum Mars zu gelangen. Wie weit ist der Mars von der Sonne entfernt? / 2 2. Die beiden Lichtquellen L1 und L2 beleuchten ein runde Loch in einer Wand. Welche Figur sieht man auf dem Schirm? Erkläre! 3. Die Lampe L und der Spiegel S in der Skizze sind wie angegeben drehbar. Es dreht sich die Lampe um 15 in Pfeilrichtung, der Spiegel um 10 in Pfeilrichtung. Um welchen Winkel dreht sich folglich der reflektierte Strahl? Erkläre! 4. a) Wie ist ein Tripelspiegel aufgebaut? Skizze! b) Was zeichnet einen Tripelspiegel aus? c) Wo werden Tripelspiegel verwendet? 5. a) Was stellt das Diagramm dar? b) Wann werden Lichtstrahlen nicht gebrochen, wenn sie auf eine Grenzfläche auftreffen? c) Was versteht man unter Totalreflexion? d) Wo wird die Totalreflexion genutzt? / 5 / 6 bitte wenden...

4 6. Die Abbildung zeigt ein dreiseitiges Diamant-Prisma, in das von oben Licht einfällt. Konstruiere den weiteren Strahlengang, bis das Licht das Prisma wieder verlässt. 7. a) Skizziere eine Sammellinse und benenne die wichtigen Stellen. b) Zeichne drei verschiedenartige besondere Strahlen ein. JOKER: Stelle in einer Zeichnung dar, wie zwei Spiegel und eine Münze angeordnet werden müssen, damit du von einem geeigneten Punkt aus insgesamt sechs Münzen sehen kannst. Viel Glück und viel Erfolg! : Schnitt: Median: Rückgabe (von 30) Standardabweichung: Note:

5 Erwartungshorizont 1. Gruppe A: Gruppe B: v = s t g t = s v = s l 2590s l 43min13s v = s t g s = v $ t = $ 499km l km 2. Gruppe A: Bild D Gruppe B: Bild E Da L1 näher an der Wand steht, ist der ausgeleuchtete (untere) Bereich größer. 3. Eine Drehung der Lampe um im Uhrzeigersinn bewirkt eine Drehung des reflektierten Strahls um gegen den Uhrzeigersinn, also um im Uhrzeigersinn. Eine Drehung des Spiegels um im Uhrzeigersinn bewirkt eine Drehung des reflektierten Strahls um 2 im Uhrzeigersinn. Also bewirkt die Kombination der beiden Drehungen eine Drehung um 2 im Uhrzeigersinn. Gruppe A: 2 $15 10 = 20 Gruppe B: 2 $10 15 = 5 4. a) Beim Tripelspiegel* werden drei Spiegel jeweils im rechten Winkel aneinander gesetzt. b) Beim Tripelspiegel sind einfallender Strahl (1) und reflektierten Strahl (2) parallel, bei kleinen Ausführungen kommt der Strahl also immer zur Lichtquelle zurück. c) Deshalb setzt man die Tripelspiegel für die so genannten "Katzenaugen" im Straßenverkehr ein. So werden damit ausgestattete Fahrzeuge oder Personen im Dunkeln von Kraftfahrerinnen und Kraftfahrern besonders gut gesehen, denn das Licht des Fahrzeugs kommt direkt zurück. * Die Abbildung entstammt dem Schulbuch "Physik für Gymnasien, 2" Länderausgabe BW, Cornelsen Verlag, S a) Das Diagramm zeigt die Abhängigkeit des Brechungswinkels beim Übergang von Luft in die angegebenen Materialien in Abhängigkeit vom Einfallswinkel. b) Trifft der Lichtstrahl genau senkrecht auf die Grenzfläche (Einfallswinkel 0 ), so wird er nicht gebrochen. c) Überschreitet der Einfallswinkel beim Übergang vom optisch dichteren ins optisch dünnere Medium den so genannten Grenzwinkel, so wird kein Licht mehr gebrochen sondern nur noch reflektiert. d) Die Totalreflexion wird z.b. in der Datenübertragungstechnik per Glasfaserkabel oder im Endoskop zur medizinischen Untersuchung des Körperinneren. 6. Gruppe A: Skizze siehe nächste Seite links oben 1. Einfallswinkel Brechungswinkel Einfallswinkel Brechungswinkel 35 Gruppe B: Skizze siehe nächste Seite rechts oben 1. Einfallswinkel Brechungswinkel Einfallswinkel Reflexionswinkel Einfallswinkel Brechungswinkel 65

6 6. (Fortsetzung) Gruppe A: Gruppe B: 7. a) Die Abbildung (aus dem Schulbuch "Physik für Gymnasien, 2" Länderausgabe BW, Cornelsen Verlag, S. 240) zeigt die beiden Brennpunkte in den beiden Brennebenen jeweils im Abstand f von der Mittelebene der Linse. b) Die oberste blaue Linie ist ein parallel zur optischen Achse einfallender Lichtstrahl, er wird so gebrochen, dass er durch den Brennpunkt auf der anderen Linsenseite geht. Der mittlere Strahl verläuft entlang der optischen Achse und geht ungebrochen durch die Sammellinse hindurch. Der unterste ist ein so genannter Mittelpunktstrahl, er geht (näherungsweise) ebenfalls ungebrochen durch die Linse hindurch. Joker Gruppe A: Um acht Münzen sehen zu können, muss man die Spiegel im Winkel von 360 : 8 = 45 aufstellen. Gruppe B: Um sechs Münzen sehen zu können, muss man die Spiegel im Winkel von 360 : 6 = 60 aufstellen.

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