Weißes Licht wird farbig

Transkript

1 B1 Experiment Weißes Licht wird farbig Das Licht, dass die Sonne oder eine Glühlampe aussendet, bezeichnet man als weißes Licht. Lässt man es auf ein Glasprisma fallen, so entstehen auf einem Schirm hinter dem Prisma farbige Streifen. Derartige Farberscheinungen nennt man Spektrum. Ganz ähnliche Effekte treten z. B. bei einem Regenbogen auf. Der folgende Versuch gibt dir die Möglichkeit ein solches Spektrum mit Hilfe eines Prismas zu erzeugen und näher zu untersuchen. Experiment - Erzeugen eines Spektrums - 1. Bau die Versuchsanordnung so wie im Bild 1 dargestellt auf. Schiebe in die Lampe einen Einfachspalt ein. Bilde durch Verschieben der Linse mit der Brennweite (3 Punkte) den Spalt scharf auf dem Bildschirm ab. 2. Stelle auf den Teller das Prisma in der dargestellten Position. 3. Nimm den Schirm vom Stativstab und suche die Farbzerlegung des Lichtes des Spaltes.

2 4. Wenn du alles richtig machst, entsteht etwa das dargestellte Bild. 1. Im Spektrum treten unter anderen die folgenden Farben auf: Grün, Blau, Rot, Gelb, Orange und Violett. Man bezeichnet sie als Spektralfarben. Trage diese Farben in der richtigen Reihenfolge in die freien Felder des folgenden Schemas ein: 2. Gib an, welcher Farbanteil am stärksten und welcher am wenigsten gegenüber dem einfallenden weißen Lichtbündel abgelenkt wird. 3. Die verschiedenen Farbanteile des Lichts lassen sich mit Hilfe der Wellenlänge des Lichts interpretieren. Ergänze in der folgenden Darstellung die fehlenden Wellenlängen und Bezeichnungen der Spektralfarben. Kläre in diesem Zusammenhang, wofür die Einheit steht.

3 B2 Theorie/Konstruktion Dispersion Wie kommt es nun zur Farbzerlegung durch ein Glasprisma. Ursache dafür ist, dass die Brechzahl beim Übergang von Luft in Glas davon abhängig ist, welche Farbe das Licht besitzt, d.h., die Brechzahl ist bei blauem Licht anders als bei rotem Licht. Damit ergibt sich bei gleichem Einfallswinkel laut dem Brechungsgesetz bei beiden ein unterschiedlicher Brechungswinkel. Die rechte Darstellung veranschaulicht diese Veränderung der Brechzahl. 1. Bestimme aus der Graphik die Brechzahlen von Glas bei blauem ( ), grünem ( ), gelbem ( ) und rotem Licht ( ). Berechne anschließend die Brechungswinkel für diese Farben, wenn der Einfallswinkel beträgt. Trage deine Ergebnisse in die Tabelle ein. Farbe Wellenlänge in Brechzahl Brechungswinkel bei 2. In der Abbildung auf der folgenden Seite sind ein Prisma und ein Schirm dargestellt. Im Punkt P trifft innerhalb der Zeichenebene ein Lichtbündel unter einem Einfallswinkel von auf das Prisma. Konstruiere für rotes und blaues Licht mit Hilfe des Diagramms den weiteren Strahlenverlauf bis zum Schirm. (Hinweise: Der Lichtstrahl wird beim Prisma zweimal gebrochen.

4 Für die erste Brechung ist das Einfallslot bereits eingezeichnet (gestrichelte Linie). Den entsprechenden Winkel hast du bereits berechnet. Die zweite Brechung erfolgt beim Verlassen des Prismas. Hier musst du Einfallswinkel messen und den Brechungswinkel anschließend berechnen. ) 3. Ermittle mit Hilfe der Zeichnung den Abstand zwischen den Auftreffpunkten der beiden Lichtstrahlen auf dem Schirm. 4. Die Simulation Prisma.ggb zeigt die Farbzerlegung an einem Glasprisma für die Farben Rot und Blau.. Beschreibe mit ihrer Hilfe die Abhängigkeit zwischen Einfallswinkel und den Abständen der Auftreffpunkte des blauen und roten Lichtstrahls.

5 B3 Theorie/Experiment Entstehung eines Regenbogen Sicherlich hast du schon einmal einen Regenbogen wie im nebenstehen Bild gesehen. Mit Hilfe eines Versuchs und einem Infotext wollen wir Regenbögen besser verstehen lernen. 1. Geht bei Sonnenschein ins Freie und erzeugt mit Hilfe eines Wasserschlauches oder Wasserzerstäubers einen künstlichen Regenbogen. Verdeutliche mit Hilfe einer Skizze die Sonnenstrahlen sowie die Lage des versprühten Wassers und des Regenbogens zueinander. 2. Fällt ein Lichtbündel weißen Lichts auf eine bestimmte Stelle eines Regentropfens, so verlässt das Licht auch an anderen Stellen diesen Regentropfen. Für einen Beobachter eines Regenbogens spielt der Winkel zwischen dem einfallenden Lichtbündel und dem aus dem Regentropfen austretenden Lichtbündel eine wichtige Rolle. Er beträgt etwa 42 und verändert sich geringfügig in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts. Lies Dir den Infotext im Lehrbuch S. 146/147 zur Entstehung eines Regenbogens durch und bearbeite anschließend folgende Teilaufgaben: Beschreibe, was mit dem Licht innerhalb eines Regentropfens passiert. Erkläre, weshalb die einzelnen Farbanteile des Lichts unter verschiedenen Winkeln aus dem Regentropfen austreten? Warum genügt es nicht, bei der Erklärung der Entstehung eines Regenbogens einen einzigen Regentropfen zu betrachten? 3. Der folgende Versuchsaufbau stellt ein Modell zur Veranschaulichung der Entstehung eines Regenbogens dar. Es werden nur ausgewählte Aspekte der Entstehung eines Regenbogens betrachtet. Gib Unterschiede zwischen Modell und Wirklichkeit an.