Brechungsgesetz
Fachbezug
Lernziele
Geometrische Optik.
Aufgabe
Ein Lichtstrahl fällt von links auf eine reflektierende Mediengrenze. Der Winkel zwischen dem Lichtstrahl und dem Lot auf die Mediengrenze wird Einfallswinkel α genannt.
Der Winkel, den der gebrochene Lichtstrahl im zweiten Medium mit dem Lot bildet, heißt Brechungswinkel γ. Beachte auch, dass es an der Mediengrenze zu einer teilweisen Reflexion des Lichtstrahls im ersten Medium kommt!
Wähle die Brechzahlen n1 und n2 in beiden Medien!
Variiere den Einfallswinkel α, indem du den Punkt A auf der Kreislinie verschiebst, und vergleiche jeweils mit dem Reflexionswinkel β und dem Brechungswinkel γ!
Aktivitäten
- Gib für Einfallswinkel zwischen 10° und 80° (zB in 10°-Schritten) alle zugehörigen Brechungswinkel an!
- Berechne für jedes Wertepaar den Quotienten (sin α) : (sin γ) und formuliere das Brechungsgesetz!
- Wähle im 2. Medium eine kleinere Brechnzahl n2 als im ersten Medium: n2 < n1. Der Brechungswinkel ist dann stets größer als der Einfallswinkel. Beobachte und beschreibe, was passiert, wenn der Brechungswinkel größer als 90° wird!
- Erläutere die Grenzen dieser Simulation: Was passiert, wenn der Einfallswinkel α größer als 90° wird?
- Totalreflexion: Wähle für den Übergang eines Lichtstrahls von Glas nach Luft die Werte n1 = 1.3 (Glas) und n2 = 1 (Luft) und bestimme "durch Probieren" den Grenzwinkel αG, ab dem Totalreflexion auftritt!
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