Huygens'sches Prinzip?
Hallo Leute,
Habe morgen eine Physik Prüfung über Wellen und bin gerade am Übungsaufgaben lösen. Nun habe ich Probleme mit einer Aufgabe:
Konstruiere mit Hilfe des Huygens'schen Prinzips die Brechung von ebenen Wellen für folgende Situation: Winkel zwischen Wellennormale der einfallenden welle und dem Lot: 30°, Ausbreitungsgeschwindigkeiten c1=3,0 cm/s; c2=1,5 cm/s.
Kann mir da ein Physik-Genie weiterhelfen? Danke
2 Antworten
Nach Huygen gilt: sin(alpha1)/c1=sin(alpha2)/c2
Wobei alpha1 der Einfallswinkel, also der Winkel zwischen einfallender Strahlung und dem Lot der Oberfläche ist und alpha2 der Brechwinkel zwischen Lot und gebrochener Strahlung ist.
Den Brechwinkel errechnest du somit durch sin(alpha1)*c2/c1
Wenn von konstruieren die Rede ist, denke ich, dass du eine Skizze anfertigen musst, in die du den Strahlenverlauf eintragen musst. Ich denke, das sollte kein Problem sein, wenn du die beiden Winkel gegeben hast.
Eine Grafik hierzu findest du auf der Seite https://de.wikipedia.org/wiki/Huygenssches_Prinzip , nämlich https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Refraction_-_Huygens-Fresnel_principle.svg
Zeichne die einfallenden Wellenfront zu mehreren Zeitpunkten - hier bietet sich der Sekundenabstand an, also Abstand jeweils 3 cm. (Vergiss die Beschriftung nicht - t = t0, t = t0 + 1s, t = t0 + 2s, ...)
Jeder Punkt dieser Wellenfront ist nach Huygens-Fresnel Ausgangspunkt einer "Elementarwelle". Auch der Punkt, an dem die Wellenfront die Grenzfläche trifft.
Zeichne an jedem Punkt, wo die ursprüngliche Wellenfront die Grenzfläche trifft, eine Kreisschar mit Radien von 1,5 cm, 3 cm, 4,5 cm - eben wieder Wellenfronten im Sekundenabstand im Medium, wo die Wellen langsamer laufen.
Zu den Kreisen, die gleichen Zeiten entsprechen, zeichnest du die gemeinsamen Tangenten. Die sind dann die neuen Wellenfronten.
In der Wikipedia-Grafik sind die Kreise und die Wellenfronten getrennt gehalten, damit die Zeichnung übersichtlicher wirkt. Physikalisch korrekter wäre es, mehr Kreise und mehr Wellenfronten einzuzeichnen, sodass sie sich überschneiden.
Um so wichtiger sind Markierungen, welche Wellenfront und welche Kreise zu welcher Zeit gehören. (Vielleicht verschiedene Farben?)