einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik

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die Beleuchtungsstärke in Abhängigkeit eines gewissen Abstandes misst. einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik FB13W betreuende Lehrkraft: Optik ● ● ● ● ● Definition Allgemeines Lichtausbreitung Reflexion Lichtbrechung Totalreflexion Abb.: https://www.youtube.com/watch?v=ndU6-yG2hFo 2 einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik 3. Lichtausbreitung Gemäß dem Strahlenmodell breiten sich Lichtstrahlen geradlinig aus. Darüber hinaus stören sich Lichtstrahlen nicht gegenseitig, das bedeutet, dass wenn ein zweiter Lichtstrahl den Ersten kreuzt, keiner der beiden Lichtstrahlenabgelenkt wird. Zudem sind g und B quotientengleich. (vgl. Strahlensatz in der Mathematik.) 4. Reflexion α= α Welche Gesetzmäßigkeit ist aus der Tabelle zu erkennen? 8 B B in mm. 9 45,2 0,452 90,4 0,452 9 in mm 100 200 300 135,6 0,452 400 180,8 0,452 Der einfallende Strahl, der reflektierte Strahl und das Lot liegen auf einer Ebene, der Einfallsebene. Schuljahr 2020/21 Abb. 1: https://www.leifiphysik.de/optik/lichtausbreitung/grundwissen/strahlensatz Der Lichtweg ist umkehrbar, das heißt, dass man vom blauen Pfeilfuß zur grünen Spitze und von der grünen Spitze zum Fuß des blauen Pfeils gehen kann. Einfallswinkel a # Brechungswinkel B 50° 40° zurück 30% 20⁰ 10° einfallender Strahl Einfallslot Einfallswinkel 5. Lichtbrechung Lichtbrechungen finden beim Übergang von einem transparenten Medium in ein anderes statt. Ein Teil des Lichtstrahls wird hierbei reflektiert, während der andere Teil gebrochen wird. Hier gilt jedoch nicht, dass der Einfallswinkel gleich dem Brechungswinkel ist. Der Lichtstrahl ändert also seine Ausbreitungsrichtung. α a' Luft-Glas 1 10 20 30 40 50 60 70 80 90° reflektierter Strahl Reflexionswinkel Luft Abb. 2: https://www.leifiphysik.de/optik/lichtreflexion/grundwissen/reflexionsgesetz Abb. 3: https://www.leifiphysik.de/optik/lichtbrechung/grundwissen/lichtbrechung-fortfuehrung Spiegel Einfallsebene optisch dichtes Medium optisch dünnes Medium 2/3 α, α₂ Abb. 4: https://www.leifiphysik.de/optik/lichtbrechung/grundwissen/totalreflexion reflektierter Strahl gebrochener Strahl 6. Totalreflexion beruht auf dem Prinzip der Lichtbrechung, bzw. der Reflexion. Ab einem bestimmten Winkel, dem Grenzwinkel, wird der Lichtstrahl nicht mehr gebrochen, sondern nur noch reflektiert. Dies ist jedoch nur beim Übergang von einem optisch dichteren (z. B. Diamant) zu einem optisch dünneren Medium (z. B. Luft) möglich. einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik im Fach betreuende Lehrkraft Schüler Quellenangabe Fachquellen: Kurzreferat Naturwissenschaften https://www.mein-lernen.at/physik/physik-ueberblick/14771-physik-optik-zusammenfassung https://www.leifiphysik.de/optik/lichtausbreitung/ausblick/lichtquellen https://www.leifiphysik.de/optik/lichtreflexion/grundwissen/reflexionsgesetz https://www.leifiphysik.de/optik/lichtausbreitung/grundwissen/strahlensatz https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/modelle-fuer-das-licht https://industry-electronics.de/glossar/lichteinheiten https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/lichtgeschwindigkeit-2399 Bildquellen: Abb. 1: https://www.leifiphysik.de/optik/lichtausbreitung/grundwissen/strahlensatz Abb. 2: https://www.leifiphysik.de/optik/lichtreflexion/grundwissen/reflexionsgesetz Schuljahr 2020/21 Abb. 3: https://www.leifiphysik.de/optik/lichtbrechung/grundwissen/lichtbrechung-fortfuehrung Abb. 4: https://www.leifiphysik.de/optik/lichtbrechung/grundwissen/totalreflexion Für alle Quellen gilt: zuletzt abgerufen am 25.01.2021 3/3 Optik • Die Optik ist ein Teilgebiet der Physik ● • der Ausbreitung, der Reflexion, der Brechung, der Bildentstehung an Spiegeln und Linsen, optischen Geräten, der Entstehung von Farben, den Gesetzen der Farbmischung Wellen-, Quanten- und Strahlenoptik 3 einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik Abstand Candela Größen & Einheiten Lichtstärke (1) Einheit: Candela (cd) Lichtstrom (₁) Einheit: Lumen (lm) Beleuchtungsstärke (E₁) Einheit: Lux (lx) Farbtemperatur Einheit: Kelvin (K) Abb.: https://industry-electronics.de/glossar/lichteinheiten einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik Optik OSRAM LED w-60w 806 Im Warm White OSRAM ENERG pre-p 9 Abb.: https://www.beleuchtung-mit-led.de/3er-pack-osram-e27-led-birne-base-a60-9w-806lm-warmweiss-4052899955493.html?refID=4 5 einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik Abstand Candela Größen & Einheiten Lichtstärke (1) Einheit: Candela (cd) Lichtstrom (₁) Einheit: Lumen (lm) Beleuchtungsstärke (E₁) Einheit: Lux (lx) Farbtemperatur Einheit: Kelvin (K) Abb.: https://industry-electronics.de/glossar/lichteinheiten einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik FARBTEMPERATUR Farbtemperatur (Kelvin) 1000 K Warmweiß 2000 K Abb.: https://www.ledmarkt24.de/Was-ist-die-Farbtemperatur 3000 K Neutralweiß 4000 K 5000 K 6000 K Tageslichtweiß 7000 K 8000 K 7 einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik Lichtgeschwindigkeit c m • 299.792.458 - (Vakuum) S Lichtjahr: die Strecke, die Licht in einem Jahr zurücklegt ca. 8 min. 8 einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik Lichtquellen direkte Lichtquellen indirekte Lichtquellen 9 einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik Schatten Lichtquelle o Lichtquelle Gegenstand Kernschatten Halbschatten Halbschatten Abb.: https://static.cornelsen.de/bgd/97/83/06/01/54/84/5/9783060154845_x1SE_001-019.pdf 10 einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik Strahlenmodell: geradliniges Ausbreiten Lichtbündel: B und g sind quotientengleich Lichtstrahlen stören sich nicht gegenseitig Lichtausbreitung Welche Gesetzmäßigkeit ist aus der Tabelle zu erkennen? & g B B in mm in mm 9 100 45,2 0,452 200 90,4 0,452 300 135,6 0,452 400 180,8 0,452 zurück Abb.: https://www.leifiphysik.de/optik/lichtausbreitung/grundwissen/strahlensatz 11 einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik Reflexion α= α einfallender Strahl, reflektierter Strahl und Lot liegen auf einer Ebene Einfallsebene Umkehrbarkeit des Lichtweges Einfallslot einfallender Strahl reflektierter Strahl Einfallswinkel Reflexionswinkel a a' Einfallsebene Spiegel Abb.: https://www.leifiphysik.de/optik/lichtreflexion/grundwissen/reflexionsgesetz 12 einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik einfallender Strahl Lot Einfallswinkel X, α₁α₁ EMAINS Brechungswinkel В Abb.: https://www.leifiphysik.de/optik/lichtbrechung/grundwissen/totalreflexion reflektierter Lichtbrechung Strahl Medium 1 Medium 2 gebrochener • Ein Lichtstrahl ändert seine Ausbreitungsrichtung • bei transparenten Medien • ein Teil des Lichts wird gebrochen • α ‡ ß 13 einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik 50° 40° 30⁰ 20° E 10⁰ 2 1 Luft-Glas 3 10⁰ 20° 30° 30° 40° 50° 60⁰ 70⁰ 80⁰ 90° Abb.: https://www.leifiphysik.de/optik/lichtbrechung/grundwissen/lichtbrechung-fortfuehrung Of Luft 14 einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik optisch dichtes Medium optisch dünnes Medium α₁ α₁ 02₂ reflektierter Strahl gebrochener Strahl Totalreflexion Grenzwinkel der Totalreflexion optisch dichtes Medium optisch dünnes Medium Abb.: https://www.leifiphysik.de/optik/lichtbrechung/grundwissen/totalreflexion XGr XGr 90 reflektierter Strahl gebrochener Strahl optisch dicht optisch dünn Diamant Glas Wasser kalte Luft warme Luft 15 einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik Vielen Dank für Ihr Interesse Für weitere Fragen stehe ich gerne zur Verfügung Abb.: https://www.youtube.com/watch?v=ndU6-yG2hFo 16 Quellen ● ● ● https://www.mein-lernen.at/physik/physik-ueberblick/14771-physik-optik-zusammenfassung https://www.leifiphysik.de/optik/lichtausbreitung/ausblick/lichtquellen https://www.leifiphysik.de/optik/lichtreflexion/grundwissen/reflexionsgesetz https://www.leifiphysik.de/optik/lichtausbreitung/grundwissen/strahlensatz https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/modelle-fuer-das-licht https://industry-electronics.de/glossar/lichteinheiten https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/lichtgeschwindigkeit-2399 Die Bildquellen sind direkt unter der Abbildung vermerkt. Für alle Quellen gilt: zuletzt abgerufen am 10.02.2021 17 einfache Gesetzmäßigkeiten der Optik