Arbeitsblatt: Lichtbrechung

1.Lichtbrechung von Wasser Steckst du einen Löffel in ein Glas mit Wasser, so siehst du, dass dieser leicht geknickt aussieht. Genaue dieser Effekt ist die Lichtbrechung oder auch Refraktion genannt. Lichtbrechung findet statt, wenn Licht auf eine Grenzfläche, also den Übergang von einem Medium wie Luft in ein anderes, wie Wasser, auftrifft. Hierbei wird ein Teil des Lichtes reflektiert, während ein weiterer Teil beim Durchgang der Grenzfläche seine Richtung verändert. Die Ausnahme stellen senkrecht auf die Grenzfläche auftreffende Lichtstrahlen dar. Diese werden nicht gebrochen. Bei bestimmten Einfallswinkeln des Lichts kommt es auch zu einer sogenannten Totalreflexion. Das heißt, jegliches Licht wird reflektiert ohne dass eine Brechung stattfindet. Nicht nur Licht, sondern alle elektromagnetische Wellen werden an Grenzflächen gebrochen. Bei bestimmten Einfallswinkeln des Lichts kommt es auch zu einer sogenannten Totalreflexion. Das heißt, jegliches Licht wird reflektiert ohne dass eine Brechung stattfindet. Wir betrachten dafür zwei Medien und deren Grenzfläche. An der Stelle, wo der Lichtstrahl die Grenzfläche trifft, zeichnest du eine Gerade senkrecht zur Grenzfläche ein, ein Lot. Der Winkel zwischen dem Lot und dem einfallenden Strahl ist der Einfallswinkel Der Winkel zwischen dem Lot und dem gebrochenen Strahl ist der Brechungswinkel Breitet sich der Strahl von einem optisch dünnen in ein optisch dichtes Medium aus, dann bricht der Strahl zum Lot hin. Breitet sich hingegen der Strahl vom dichteren ins dünnere Medium aus, so bricht der Strahl vom Lot weg weg. Beachte, dass der reflektierte Strahl immer den gleichen Winkel zur senkrechten Geraden hat, wie der einfallende Strahl. Hier gilt: Einfallswinkel ist gleich Ausfallswinkel Lichtbrechung an Wasser In der Luft breitet sich Licht geradlinig aus. Trifft dein Strahl auf eine Wasseroberfläche, teilt er sich auf. Ein Teil des Strahls breitet sich im Wasser aus während ein anderer Teil in die Luft reflektiert wird. Der Lichtstrahl im Wasser ändert beim Übergang in das Medium seine Richtung. Das ist die Brechung. Über die Winkel des einfallenden Strahls und des gebrochenen Strahls bestimmst du die Stärke der Brechung. Nach der Brechung breitet sich der Lichtstrahl im Wasser wieder geradlinig aus. Beim Vergleich der Winkel des einfallenden und reflektierten Lichtstrahls, siehst du dass die Winkel gleich groß sind. Nach der Reflektion bewegt sich auch der reflektierte Strahl in der Luft wieder geradlinig aus. Lichtbrechung an Glas Beim Übergang von Luft zu Glas findet auch Brechung statt. Die stärke der Brechung ist von der Form des Glases abhängig. Dieser Effekt wird bei Linsen ausgenutzt um den Lichtstrahl in die gewünschte Richtung auszulenken. Lichtbrechung am Auge Die Brechung am Auge ist ähnlich wie jene an Glas. Im Grunde ist das Auge eine Linse, welche das Licht auf einen bestimmten Punkt bündelt. Die Brechung an der Grenzfläche erlaubt ein schärfere Auswertung des empfangenen Bildes im Gehirn. Licht breitet sich in Glas oder Wasser langsamer aus als in Luft. Speerfischen Herr Schlaumeier macht einen Abenteuerurlaub zum Amazonas. Er hat im Physikunterricht nicht aufgepasst und geht zum ersten Mal mit dem Speer auf Fischjagd. Wird er (ohne Sachkenntnis) über oder unter dem Fisch vorbeitreffen? Begründe deine Antwort mit einer aussagekräftigen Zeichnung. Das vom Fisch ausgehende Licht wird beim Übergang von Wasser nach Luft vom Lot weggebrochen. Schlaumeier vermutet den Fisch dort, wo sich die rückwärtigen Verlängerungen der Randstrahlen des ins Auge treffenden Bündels schneiden. Er meint also der Fisch sei nicht so tief und zielt wenn er keine Erfahrung hat über den Fisch. Das Wichtigste auf einen Blick • Ein Lichtstrahl ändert an der Grenzfläche zweier Medien unterschiedlicher optischer Dichte seine Ausbreitungsrichtung. Der Strahl wird gebrochen. • Beim Übergang vom optisch dünneren zum optisch dichteren Medium wird der Strahl zum Lot hin gebrochen (12). • Beim Übergang vom optisch dichteren zum optisch dünneren Medium wird der Strahl vom Lot weg gebrochen (1