16 - TU Chemnitz

Technische Universität Chemnitz
Institut für Physik
Dipl.-Phys. Cornelius Krasselt
Optische Spektroskopie und Molekülphysik
http://www.tu-chemnitz.de/physik/OSMP
Übungen zur Physik II
CS, Mathe, Info, SS 2011
16. Übung – 20.04.2011
Geometrische Optik
1. Aufgabe:
Eine Person habe die Größe G und möchte ihr vollständiges Bild in einem ebenen
Spiegel sehen. Ihre Augen befinden sich dabei im Abstand s unter dem höchsten
Punkt des Kopfes. Wie hoch muss der Spiegel dazu mindestens sein? In welcher
Höhe über dem Boden muss er aufgehängt werden?
2. Aufgabe:
a) Für die Abbildung von Gegenständen sei eine dünne Sammellinse mit der
Brennweite f gegeben. Leiten sie mit Hilfe der Linsengleichung eine Gleichung zur
Berechnung der Gegenstandsweite g bei gegebenem Abbildungsmaßstab A her.
b) Mit einer Kamera soll nun ein 30 m entfernter Adler mit einer Flügelspannweite von
2 m aufgenommen werden. Welche Brennweite muss das Objektiv aufweisen,
damit die Flügel die gesamte Breite des Bildes von 36 mm einnehmen?
3. Aufgabe:
Zwei Sammellinsen mit jeweils 10 cm Brennweite haben einen Abstand von 35 cm. Ein
Gegenstand stehe 20 cm vor der ersten Linse.
a) Fertigen Sie eine Abbildungsskizze an und überprüfen Sie den so ermittelten Ort
des Bilds mit Hilfe der Linsengleichung.
b) Ist das Bild reell oder virtuell, ist es aufrecht oder steht es auf dem Kopf?
c) Bestimmen Sie den Abbildungsmaßstab.
d) Was ergibt sich in a) – c) falls die zweite Linse durch eine Zerstreuungslinse mit
der Brennweite -15 cm ersetzt wird?
4. Aufgabe:
Ein Gegenstand befindet sich 2,4 m vor einem ebenen Schirm. Eine Linse werde nun
so zwischen Gegenstand und Schirm gestellt, dass auf Letzterem ein reelles Bild des
Gegenstandes entsteht. Wird die Linse nun 1,2 m näher an den Schirm heran
geschoben entsteht erneut ein reelles Bild auf diesem.
a) An welcher Stelle stand die Linse zuerst?
b) Berechnen Sie die Brennweite der Linse.
Beugung und Interferenz
5. Aufgabe:
Laserlicht falle senkrecht auf drei äquidistante, sehr enge Spalte. Wenn einer der
beiden Außenspalte bedeckt wird, erscheine das Maximum 1. Ordnung bei einem
Winkel von 0,60° zur Normalen. Nun werde der Mittelspalt bedeckt und die beiden
Außenspalte seien offen.
a) Berechnen Sie den Winkel für das Maximum 1. Ordnung.
b) Welche Ordnung hat das Maximum, das unter dem gleichen Winkel wie das
vorherige Maximum 4. Ordnung auftritt?
bitte wenden!
6. Aufgabe:
Mit Hilfe eines Beugungsgitters mit 2000 Linien pro Zentimeter wird das Spektrum von
Wasserstoffgas untersucht.
a) Unter welchem Winkel erscheinen die Maxima 1. Ordnung der violetten
Wellenlängen 434 nm bzw. 410 nm?
b) In der ersten Ordnung werden zwei weitere Linien bei den Winkeln 97,2 mrad bzw.
132 mrad gefunden. Um welche Wellenlängen handelt es sich?
c) Wiederholen Sie Aufgabe a) mit einem Beugungsgitters mit 15000 Linien pro
Zentimeter.
7. Aufgabe:
Ein Stück Glimmer der Dicke 1,2 µm befinde sich an Luft. Im Spektrum des
reflektierten Lichts sind „Lücken“ bei 421 nm, 474 nm, 542 nm und 633 nm zu
beobachten. Berechnen Sie die Brechzahl von Glimmer.