Brechung eines Lichtstrahls (OPTIK)

Das Programm:

Mit Hilfe dieses Programms lässt sich auf dem Taschenrechner die Brechung eines Lichtstrahls simulieren.

Ein Lichtstrahl wird dann gebrochen, wenn er unter einem Einfallswinkel (a¹0) von einem optisch dünneren in ein optisch dichteres Medium übergeht. Das heißt, bei einem solchen Übergang ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts, wodurch diese Brechung hervorgerufen wird. Beim Übergang von einem optisch dichteren in ein optisch dünneres Medium dagegen, wird der Lichtstrahl nur dann gebrochen, wenn der Einfallswinkel einen bestimmten Wert (Grenzwinkel) nicht übersteigt. Ist dies dennoch der Fall, so tritt Totalreflexion auf.

Mit dem Programm kann dies simuliert werden. Möglich ist die einfache Berechnung von Brechungswinkel und gegebenenfalls des Grenzwinkels und die Darstellung in einer Grafik. Hierbei kann zwischen einem normalen Übergang des Lichtstrahls von einem Stoff in einen anderen und der Brechung an einem Prisma gewählt werden.

Bedienung:

Auch dies ist ein Programm, was sehr gut im Physikunterricht Verwendung finden könnte, verläuft menügesteuert. Nach dem Start des Programms erscheint eine lange Liste von Stoffen, wo Medium 1 und Medium 2 ausgewählt werden können. Dies kann auch über die direkte Eingabe der Lichtgeschwindigkeit getan werden. Danach wird der Einfallswinkel des Lichtstrahls abgefragt, worauf die Berechnung und Anzeige des Brechungswinkels und eventuell des Grenzwinkels erfolgt. Von hier aus kann der Benutzer wählen, ob er neue Stoffe auswählen möchte (F1), ob mit den gleichen Stoffen eine weitere Berechnung gemacht werden soll (F2), oder ob die Berechnung in einer Grafik veranschaulicht werden soll (F3). Wenn also die Animation gewählt wird, so erscheint eine Teilung des Displays, womit die beiden verschiedenen Stoffe veranschaulicht werden sollen. Rote Linien simulieren den Lichtstrahl. Wird dieses Bild angezeigt, kann durch F2 die Brechung des Lichtstrahls am Prisma angezeigt werden.