Schwingungen und Wellen

Brechung, Totalreflexion und Interferenz des Lichtes

Brechung - Aufgabe 3

Ein einfarbiger Lichtstrahl trifft unter einem Winkel von 70° auf die Wasseroberfläche in einer pneumatischen Wanne, deren Boden verspiegelt ist (siehe Skizze!).

 

1. Zeichne die Experimentieranordnung ab!
2. Was geschieht mit dem Lichtstrahl an der Grenzfläche zwischen Wasser und Luft? Formuliere das für diesen Vorgang geltende Gesetz!
3. Berechne den Winkel, unter dem der Lichtstrahl im Wasser weiter verläuft!
4. Was geschieht mit dem Lichtstrahl an der Spiegelfläche? Formuliere das für diesen Vorgang geltende Gesetz!
5. Ergänze nun den Strahlenverlauf in der Experimentieranordnung, bis der Lichtstrahl wieder die Grenzfläche zwischen Wasser und Luft erreicht!

Lösung Aufgabe 3:

b)
Der Lichtstrahl wird gebrochen.

Brechungsgesetz:
Trifft ein Lichtstrahl auf die Grenzfläche zwischen zwei optisch verschiedenen Stoffen, so ändert er in der Regel seine Geschwindigkeit und seine Richtung, er wird gebrochen.
Einfallender Strahl, Einfallslot und gebrochener Strahl liegen in einer Ebenen.

a Einfallswinkel
b Brechungswinkel
c₁ Lichtgeschwindigkeit in dem Medium, aus dem der Lichtstrahl auf die Grenzfläche trifft
c₂ Lichtgeschwindigkeit in dem Medium, in das der Lichtstrahl übergeht

c)

ges.: b
geg.: a = 70°
        c_Luft =299711 km/s
        c_Wasser = 225000 km/s

Lösung:

d)

Der Lichtstrahl wird reflektiert.
Trifft ein Lichtstrahl auf eine ebene Fläche, so wird er reflektiert. Einfallswinkel a und Reflexionswinkel a' sind gleich groß: a = a'.
 

a) e)