Physik Brechungswinkel berechnen?
Hallo, kann wer diese Aufgaben lösen? Ich habe echt Nullahnung was Physik angeht. :'D
4 Antworten
Hallo rezoo,
wenn Du Bilder postest, achte bitte auf die Qualität. Richtig herum ist es ja wenigstens, aber wenig kontrastreich. Lesen konnte ich es trotzdem, aber potentielle Antwortgeber mögen es, wenn man es ihnen nicht extra schwer macht.
Zur Aufgabe: Die GlasplatteDass sie planparallel ist, heißt, dass die Grenzflächen beide eben und nicht z.B. gewölbt sind wie bei einer Linse oder die 2. Grenzfläche schräg zur ersten wie bei einem Prisma. Die haben also auch dasselbe Lot (Linie, die senkrecht zur Grenzfläche liegt).
Die Platte besteht aus Kronglas, das für unterschiedliche Lichtfrequenzen (und damit Farben) ungefähr den gleichen Brechungsindex n hat, der hier leider nicht ausdrücklich genannt ist, den wir aber brauchen. Ich würde von n=1,5 ausgehen (https://de.m.wikipedia.org/wiki/Kronglas).
Die WinkelDie Winkel werden relativ zum Lot definiert. Da wir Formeln brauchen; sollten wir sie bezeichnen:
- Einfallswinkel α
- 1. Brechungswinkel β
- 2. Brechungswinkel γ
- Ausfallwinkel nach Reflexion δ
Mit dem Winkel zwischen einfallendem und reflektiertem Strahl wird vermutlich derjenige gemeint ist, dessen Schenkel diese Strahlen sind, also α+δ. Generell gilt Ausfallwinkel gleich Einfallwinkel, also δ=α, und so ist a) gelöst: Der Winkel ist 2α.
Warum Licht überhaupt gebrochen wirdDas Licht wird gebrochen, weil sich an der Grenzfläche zwischen Luft und Glas sein Ausbreitungstempo verringert, und zwar von c/n_{Luft}≈c auf c/n_{Glas}.
Es gibt schöne Modellversuche mit Wasserwellen, die von tieferem in seichteres Wasser kommen. Falls die Wellenfront parallel zur Grenzlinie verläuft, also die Welle in Richtung die des Lotes einfällt, bleibt das so. Die Wellen werden nur langsamer und kürzer.
Auch Licht, das genau senkrecht auf die Grenzfläche trifft, bleibt senkrecht. Damit ist übrigens Aufgabenteil e) praktisch schon gelöst: α=0° ⇒ β=0° ⇒ γ=0°.
Fällt die Welle schräg ein, sagen wir von links, trifft die Wellenfront mit dem linken Ende zuerst auf und wird dort deshalb zuerst abgebremst. So ändert sich ihre Richtung, hin zum Lot, also weniger schräg als im tiefen Wasser bzw. in Luft.
An der anderen Grenzfläche passiert das Gegenteil, der Strahl bekommt seine ursprüngliche Richtung zurück, wenn auch versetzt. Damit ist auch c) schon gelöst: γ=α.
Brechungsindex und BrechungswinkelUm b) zu lösen, müssen wir das SNELLIUS'sche Brechungsgesetz
anwenden und nach sin(β) auflösen. Das ist einfach, man braucht nur beide Seiten mit sin(α) zu multiplizieren. Dann musst Du den Arcissinus darauf anwenden, und Du hast β.
Die zeichnerische Lösung wurde Dir ja schon geliefert.
Vergiss bitte nicht, dass du mit dieser Lösung nicht automatisch weißt wie es geht. Mach mehrere Aufgaben alleine, bis du es wirklich verstanden hast.
Die Werte für die Lichtgeschwindigkeiten in den unterschiedlichen Medien habe ich aus dem Internet. Diese können von dem abweichen was ihr im Unterricht als geltend definiert habt. Üblich ist allerdings von einem Brechungsindex Luft-Glas von 1,5 auszugehen (300000/200000 m/s).
Die Aufgabe kann ebenfalls mit einem Diagramm gelöst werden (siehe meine vorherige Antwort, zweiter Link). Da weiß ich ebenfalls nicht, was ihr letztendlich von eurem Lehrer beigebracht bekommen habt.
Auf meine Lösung gibts selbstverständlich keine Gewähr, es ist Jahre her, dass ich zuletzt so eine Aufgabe rechnen musste.
Die Brechzahl n des Glaskörpers kann man nachlesen.
Gruß, H.
Bringt ja nichts, wenn ich das lösen kann, aber du nicht.
Daher lies dich einfach mal ein wenig ein
https://www.leifiphysik.de/optik/lichtbrechung/ausblick/erklaerungsmodelle-der-lichtbrechung
https://www.leifiphysik.de/optik/lichtbrechung/lichtbrechung-fortfuehrung