Was bedeutet Brechung des Lichts? 1 95

Was bedeutet Brechung des Lichts?
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Aufgabe
1. Untersuche das Verhalten von sch malen Lichtbundeln
beim Ubergang des Lichts von Luft in Glas.
2. MiB den Brechungswinkel in Abhangigkeit vom Ein­
fallswinkel beim Ubergang des Lichts von Luft in Glas.
Material
Leuchtbox, Halogen, 12 V/20 W
mit 3 dicht schlieBenden Blenden
mit 1 Einspalt/Zweispalt-Blende
Modellkorper, halbkreisformig
Optische Scheibe
Netzgerat, 3,..12 V-/6 V~,12 V­
09801.00
09810.01
09811.00
11721.93
1
1
1
Achtung!
Achte darauf, daB das von der Leuchtbox kommende
schmale Lichtbundel bei allen Teilversuchen stets genau
im Zentrum der optischen Scheibe (am "Lottu Bpu nkt")
den Modellkorper trifft (Abb. 1) und der Modellkorper
seine Lage beim Bewegen der Leuchtbox nicht verandert.
Aufbau
- Lege die optische Scheibe vor Dich auf den Tisch und
stelle den halbkreisformigen Modellkorper (aufge-
Abb. 1: 1 - Justierung, 2 - erste Einstellung
-
rauhte Seite nach unten) genau an die senkrechte
Linie innerhalb der Markierungen, wie es Abb. 1 zeigt.
Setze die Einspaltblende in die Leuchtbox auf der
Linsenseite ein und stelle sie in etwa 1 cm Abstand
vor der optischen Scheibe auf.
DurchfOhrung
1. Verhalten von schmalen LichtbOndeln an der Grenz­
flache Luft zu Glas
- Schlie Be die Leuchtbox an das Netzgerat an (12 V~).
- Verschiebe die Leuchtbox so weit, bis das schmale
Lichtbundel genau auf der optischen Achse (Oo-Linie,
dem "Einfallslot") verlauft (Abb. 1: 1 - Justierung).
- Wenn der Modellkorper und die Leuchtbox die richti­
gen Lagen haben, verlauft das schmale Lichtbundel
nach dem Durchgang durch das Glas weiter auf der
optischen Achse.
- Verschiebe die Leuchtbox nun so weit, bis das Licht
unter einem Winkel von 40° (bezogen auf das Einfalls­
lot) auf den Modellkorper einfallt (Abb. 1: 2 - erste
Einstellung).
- Beobachte sehr genau das Verhalten des schmalen
Lichtbundels beim Auftreffen auf die Grenzflache Luft
zu Glas. Notiere Deine Beobachtung.
- Wie verhalt sich das Licht beim Austritt aus dem
Glaskorper (an der Grenzflache Glas zu Luft)? Notiere
Deine Beobachtung.
- Vergleiche die GroBe des Einfallswinkels a mit dem
Winkel zwischen austretendem (gebrochenem) Licht­
bOndel und der optischen Achse (Brechungswinkel ~).
Notiere wieder Deine Feststellung.
2. Bestimmung des Brechungswinkels ~ in Abhangigkeit
vom Einfallswinkel a
Der Aufbau entspricht dem vom ersten Teilversuch
(Abb. 1).
- UberprOfe die Justierung des Modellkorpers entspre­
chend dem beim ersten Teilversuch beschriebenen
Verfahren (Einfall und Austritt des Lichts genau ent­
lang der optischen Achse).
- Verschiebe nun die Leuchtbox, bis das einfallende
Lichtbundel genau den Winkel von 10° mit dem Ein­
fallslot (0°-Linie) einschlie Bt.
- Lies den zugehorigen Brechungswinkel ~ ab und tra­
ge den MeBwert in die Tabelle 1 ein.
Dies ist der Winkel zwischen gebrochenem Lichtbun­
del und Lot (optische Achse).
- Wiederhole fOr jeden der in der Tabelle 1 aufgefUhrten
Einfallswinkel a diesen Vorgang. Trage jewells den
zugehOrigen Brechungswinkel ~ in die Tabelle 1 ein.
- Wahle selbst noch 3 Einfallswinkel a aus und miB die
zugehtirigen Brechungswinkel ~. Trage beide zusam­
mengehtirigen Winkel ebenfalls in die Tabelle 1 ein.
- Lasse zuletzt das Licht unter dem Einfallswinkel von
0° einfallen. Wie graB ist jetzt der Brechungswinkel~?
Notiere den MeBwert.
- Schalte das Netzgerat aus.
PHYWE SCHRIFTENREIHE .Schulerversuche Physik .Optik. PHYWE SYSTEME GMBH. D·37070 Gottingen
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Beobachtungen und MeBergebnisse
1. Verhalten von schmalen LichtbOndeln an der Grenzflache Luft zu Glas
Verhalten des schmalen LichtbOndels beim schragen Auftreffen auf die Grenzflache Luft zu Glas:
Verhalten des schmalen LichtbOndels beim Austritt aus dem Modellktirper:
Vergleich von Einfallswinkel und Brechungswinkel:
2. Bestimmung des Brechungswinkels ~ in Abhangigkeit vom Einfallswinkel Ct
Tabelle 1
Einfallswinkel
Auswertung
1. Beschreibe an Hand Deiner Beobachtungen, wie sich
schmale LichtbOndel beim schragen Einfall auf eine
Grenzflache Luft zu Glas verhalten?
Ct
Brechungswinkel ~
10°
30°
45°
60°
75°
2. Vergleiche die Einfallswinkel Ct und die zugeh6rigen
Brechungswinkel ~ aus der Tabelle 1 miteinander.
Formuliere das Ergebnis.
0°
3. Zu welchem Ergebnis fUhrt die Messung bei einem Einfaliswinkel von 0°?
Versuche eine BegrQndung fUr Dein Ergebnis zu geben.
4. Versuche au f de r Basis De iner Messungen und der Versuchsbedingungen eine Gesetz maBigkeit to r den LichtQbe r­
gang an der Grenzflache von Luft zu Glas zu formulieren.
5. Warum wird das LichtbOndel beim Austritt aus dem halbrunden Modellkorper nicht erneut gebrochen?
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PHYWE SCHRIFTENRE1HE • SchOlerversvche Physik .Optik • PHYWE SYSTEME GMBH. D-37070 G6ttingen