Lösung zu dieser Physikaufgabe (Studium)?
Hallo,
ich habe übermorgen meine Nachholklausur in Physik. Allerdings habe ich keine Ahnung wie die Lösung zu dieser Aufgabe aussehen soll, kann mir vlt jemand helfen?
Hast du schon die Strahlenverläufe eingezeichnet, die nötig wären, um den Fisch bzw. die Kerze zu sehen?
Wie zeichnet man den genauen Winkel ein? da bin ich überfragt und hätte einfach bei der Pfeilspitze den Strahl zum gelben Punkt hin gezeichnet. oder wäre das schon korrekt so^
Das Brechungsgesetz von Snellius kennst du?
Jaein, also behandelt haben wir es nicht. Haben eine Formel mit alpha(Grenz) = arcsin (n1/n2)
2 Antworten
Schau dir das Brechungsgesetz von Snellius noch einmal an.
Der Auftreffpunkt des "Sehstrahles" scheint mir direkt "unter" dem Fisch zu liegen. Das entspricht einem Winkel von 0° zum Lot. Kann das bei schrägem "Einfall" des "Sehstrahles" sein? (Vielleicht befindet sich der Fisch sogar weiter rechts als der Auftreffpunkt. Das entspricht einem negativen Winkel.)
Wenn nein, muss das Licht vom Fisch indirekt zum Auftreffpunkt des Sehstrahles kommen. Dazu bietet sich eine Reflexion an der linken Wand des Aquariums an. Hier gilt natürlich Einfallswinkel = Ausfallswinkel.
Kannst du diesen Teil des Strahlenganges eintragen?
Das einzige was ich hierzu gefunden habe war die Formel n21 = n2/n1 (Brechungsindex des 2. Mediums bezüglich des 1. Mediums) wäre das die Berechnung die man machen soll?
Der Lichtstrahl wird zum Lot hin gebrochen, ja.
Irgendwie hat man ja mal den Brechungsindex von Wasser berechnet. Diese Berechnung sollst du hier nachvollziehen. Insofern solltest du die 1,33 erst einmal vergessen.
Zeichnen des Strahls - OHNE irgendeinen Brechungsindex zu kennen:
- Spiegelbild des Fisches bzgl. der linken Aquarienwand einzeichnen
- Strecke vom Auftreffpunktes des Sehstrahls zum Bild des Fisches zeichnen
- Strecke vom Schnittpunkt dieser Linie mit der linken Aquarienwand zum Fisch zeichnen
oder/und
- Spiegelbild des Auftreffpunktes des Sehstrahls bzgl. der linken Aquarienwand einzeichnen
- Strecke von diesem Spiegelbild zum Fisch zeichnen
- Strecke vom Schnittpunkt dieser Linie mit der linken Aquarienwand zum Auftreffpunkt des Sehstrahls zeichnen
DANN kannst du hier die Winkel messen und daraus den Brechungsindex berechnen.
Der Brechungsindex von Luft liegt so nahe bei 1,000, dass man die Abweichungen üblicherweise vernachlässigen kann.
Danke schon mal für die Antwort, ich kann nur nicht ganz nachvollziehen bzw. kann mir die Skizze nicht vorstellen was mit Spiegelbild des Fisches // Spiegelbild des Auftreffpunktes gemeint ist. Soll ich das Lineal an der Linie des Sehstrahls anlegen und dann bis zur Aquarienwand weiter zeichen? Und beim auftreffen der Wand weiter zur Mitte des Fisches?
Und würde man dann die Winkel also Beta z.b. einfach mit dem Geodreieck messen oder wie?
|
• | •
\ |
\ |
\ |
\ |
\ |
\ |
\ |
\ |
\|
\
|\
| \
| \
| \
| \
| \
| \
+-------\-------
\
dann
|
• | •
\ | /
\ | /
\ | /
\ | /
\ | /
\ | /
\ | /
\ | /
\|/
X
|\
| \
| \
| \
| \
| \
| \
+-------\-------
\
Und diese Linie die dann ins Aquarium reingeht zeichne ich einfach von dem, der außerhalb ist (mit dem gegebenen EInfallswinkel) genauso weiter oder mache ich da schon irgendne Brechung? Und die Winkel bekomme ich durch anlegen mit dem Geodreieck?
Hoppla - die Zeichnung ist am Übergang von außen ins Aquarium nicht ganz richtig, die Neigung der Strahlen ist innerhalb und außerhalb des Wassers anders.
Die Brechung ist dann der Knick an der Aquarienwand.
Die Winkel kannst du mit dem Geodreieck messen, ja. Allerdings wohl kaum mit Kommastellen - dafür bräuchtest du einen speziellen Winkelmesser.
-----
Die Kerze scheint an dem Punkt zu stehen, wo das Spiegelbild des Fisches ist. Allerdings kann man hier den genauen Strahlenverlauf nur einzeichnen, wenn man den Brechungsindex schon kennt. Damit würde man Teil b) lösen, bevor man mit Teil a) fertig werden kann. (In diesem Punkt halte ich die Aufgabenstellung für ungeschickt.)
-----
Der Strahlenverlauf für Teil c) ist im Wesentlichen der eines Prismas (Scheitelkante ist die linke vordere Kante des Aquariums). (Gegenüber der üblichen Darstellung des Strahlengangs in einem Prisma um ca. 135° nach links gedreht.)
Also der Strahl, der vom gespiegelten Fisch zur linken Wand geht ist im gleichen Winkel wie der bereits gegebene, korrekt?
Aber dann wäre ja der mittlere im Aquarium identisch und alles wäre eine durchgezogene Linie wie in deinem Bild oben. Ich kann mir nicht ganz vorstellen wie die Linien (vorallem die im Aquarium) aussehen soll, weil wenn ich die ja "irgendwie" einzeichne Stimmen doch dann die Winkel die ich messe nicht mehr oder?
Nein, der Strahl läuft innerhalb des Aquariums in einem anderen Winkel als außerhalb.
Der Strahl vom Fisch aus und der Strahl zum Austrittspunkt an der vorderen Wand haben denselben Winkel zu den Wänden (mit umgekehrtem Vorzeichen).
Was ich oben links außerhalb des Aquariums dargestellt habe, sind Hilfslinien, die nur der geometrischen Konstruktion des Strahlengangs dienen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Totalreflexion
https://www.leifiphysik.de/optik/lichtbrechung/grundwissen/totalreflexion
Es ist gut, das zu wissen, und mit etwas Erfahrung sieht man auch sofort, dass Totalreflexion eine Rolle spielen dürfte, aber das wäre erst ein 2. Schritt.
Du hast ja recht. Ich war zu faul für einen längeren Text :-)
Also ich habe mich nun weiter in meinen Unterlagen eingelesen und habe nun den Beta Winkel berechnet damit ich den Strahl einzeichnen kann.
(Berechnet habe ich Beta mit n1/n2 * sin(alpha) --> 1/1,33 * sin(28,3) = 20,88°)
Beim Phänomen hätte ich gesagt, da der Lichtstrahl in ein opt. dichteres Medium übergeht und damit der Lichtstrahl zum Lot hingebrochen wird. Wäre das korrekt so weit?
Nun zur b) Dort heißt es berechnen sie den Brechungsindex des Wassers, aber ist der nicht mit 1,33 gegeben, was und wie soll ich hier rechnen?