Lichtbrechung
Optik
Klasse 7, 8
- Warum erscheint ein Strohhalm im Wasserglas geknickt?
- Wann wird Licht zum Lot hin, wann vom Lot weg gebrochen?
- Wie funktioniert ein Lichtleiter (Glasfaser)?
Zum Ausprobieren: Lichtbrechung
Stellen Sie den Einfallswinkel ein und vergleichen Sie den Übergang von Luft in Wasser und zurück.
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Rund 3 MB – im Mobilfunknetz kann das einen Moment dauern.
Simulation von PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, lizenziert unter CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu)
Schlau Fassung
Brechung des Lichts
- Beim Übergang zwischen zwei durchsichtigen Stoffen ändert Licht seine Richtung – es wird gebrochen. Ursache: Licht ist in Wasser und Glas langsamer als in Luft.
- Übergang Luft → Glas/Wasser (ins dichtere Medium): Brechung zum Lot hin. Übergang Glas/Wasser → Luft: Brechung vom Lot weg.
- Ein Teil des Lichts wird an der Grenzfläche immer auch reflektiert.
- Beim Übergang ins dünnere Medium gibt es einen Grenzwinkel: Ist der Einfallswinkel größer, tritt Totalreflexion auf – das Licht bleibt „gefangen“. Darauf beruhen Glasfaserkabel und funkelnde Diamanten.
- Alltagsfolgen: Gewässer erscheinen flacher, als sie sind; der Strohhalm wirkt geknickt; Luftflimmern über heißem Asphalt.
Aufgaben
- Zeichne den Verlauf eines Lichtstrahls, der schräg von Luft in einen Glasblock und wieder hinaus läuft.
Lösung
Eintritt: zum Lot hin gebrochen; Austritt: vom Lot weg – der austretende Strahl verläuft parallel zum einfallenden, nur versetzt. - Warum sollte man beim Speerfischen unterhalb der scheinbaren Position des Fisches zielen?
Lösung
Das Licht vom Fisch wird beim Austritt aus dem Wasser vom Lot weg gebrochen – der Fisch erscheint angehoben, er ist tatsächlich tiefer. - Erkläre, warum in einer Glasfaser das Licht auch um Kurven geleitet wird.
Lösung
Das Licht trifft innen stets unter einem Winkel größer als der Grenzwinkel auf die Faserwand und wird total reflektiert – es kann die Faser seitlich nicht verlassen.
Weiterführende Aufgaben
- Lege eine Münze in eine leere Tasse, sodass sie gerade nicht mehr zu sehen ist. Gieße vorsichtig Wasser ein und erkläre, warum die Münze „auftaucht“.