Galileo

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Galileos Linse
17. Jahrhundert
Durchmesser 30mm
EinfallswinkelReflexionswinkel
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Reflexion
EinfallswinkelReflexionswinkel
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Brechung von Lichtwellen
cMLichtgeschwindigkeit im Medium
nBrechzahl oder Brechungsindize
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Brechung von Lichtwellen
Brechungsindizes
Vakuum 1,0
Luft 1,00028
Wasser 1,3333
Glas 1,5-1,6
Plexiglas 1,491
Immersionsöl 1,515
Flintglas ca.1,75
Diamant 2,4173
Licht, welches von einem Medium mit kleiner
Brechzahl in ein Medium mit höherer Brechzahl
übertritt, wird zum Lot hin gebrochen. Umgekehrt
wird der Lichtstrahl beim Passieren der Grenze zu
einem Medium mit kleinerer Brechzahl vom Lot
weggebrochen.
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Totalreflexion
Der Lichtstrahl kommt aus dem optisch dichteren
Medium.
nBrechzahl
c1Lichtgeschwindigkeit im dichteren Medium
c2Lichtgeschwindigkeit im dünneren Medium
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Beispiel von Totalreflexion
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Brechung am Prisma
Ablenkwinkel ist minimal beim symmetrischen
Durchgang. Dann gilt
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Brechung am Prisma
Symmetrischer Durchgang
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Prisma als Spektrograph
Im Medium hängen Lichtgeschwindigkeit und
Brechungsindex von der Wellenlänge ab. Beim
Durchgang durch ein Prisma wird weißes Licht in
seine farbigen Komponenten zerlegt.
(Dispersion) Normale Dispersion Kleine
Wellenlängen werden stärker gebrochen
Das Auge kann drei Farben unterscheiden (rgb)
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Fragen zur Brechung von Lichtwellen

• Ein Laserstrahl (f3,531014Hz) trifft nach einem
  Weg s11,00m in Luft auf ein Aquarium mit Wasser
  und legt dort einen Weg s20,80m zurück. Direkt
  an der Rückwand des Aquariums befindet sich eine
  Fotodiode. Mit einer Meßschaltung stellt man die
  Laufzeit eines dem Laserstrahl aufmodulierten
  Signals fest. Sie beträgt t6,90ns.
• a) Wie groß ist die Lichtgeschwindigkeit
  in Wasser?
• b) Wie groß ist die Wellenlänge in
  Wasser? (c02,99108m/s)
• Ein Lichtstrahl ( 550nm) trifft unter einem
  Einfallswinkel von 300 auf die Grenzfläche
  zwischen Luft und Acrylglas (Brechzahl n1,44).
• a) Berechnen Sie den Brechungswinkel,
  unter dem der Strahl in das Acrylglas eintritt.
• b) Wie groß ist die Wellenlänge im
  Acrylglas?
• Ein Lichtstrahl fällt unter einem Winkel von 450
  auf eine der Deckflächen eines gleichseitigen
  Prismas (Brechzahl n1,5). Berechnen Sie die
  Brechungswinkel des das Prisma durchdringenden
  Strahls und zeichnen Sie seinen Verlauf!