Transcript 2_2_Brechung

II. Reflexion und Brechung
Gerichtete und diffuse Reflexion
gerichtete Reflexion
diffuse Reflexion (Streuung)
• regelmäßig:
Einfallswinkel gleich
Reflexionswinkel
• nahezu vollständig
• nur beobachtbar, wenn man
den Strahlengang kreuzt
• ungerichtet:
beliebige Abstrahlrichtung
• Streustärke von
Oberflächenmaterial abhängig
• aus jeder Richtung
beobachtbar
II. Reflexion und Brechung
Das Reflexionsgesetz
• einfallender Strahl, reflektierter Strahl und Einfallslot liegen in einer
Ebene
• Einfalls- und Reflexionswinkel sind gleich: e = e‘
Einfallslot
Innerhalb eines Mediums
nimmt das Licht immer
den kürzesten Weg.
(de Fermat 1601 – 1665)
e
e‘
ebener Spiegel
II. Reflexion und Brechung
Bildentstehung am ebenen Spiegel
• Spiegelbilder entstehen durch die lineare Projektion der ins
Auge fallenden Lichtstrahlen im Kopf des Beobachters
• Gegenstand scheint hinter dem Spiegel zu sein: virtuelles
Bild
ebener Spiegel 
sphärischer Hohlspiegel
mit r =  und f = r / 2 = 
(also immer g < f, virtuelles Bild)
II. Reflexion und Brechung
Was bedeutet spiegelverkehrt?
Spiegelbilder haben die gleiche
Orientierung wie das Original, nur
vorne und hinten werden
vertauscht.
Warum sehen wir dann
spiegelverkehrt?
Wir denken uns in die im
Spiegel befindliche, virtuelle
„Person“ hinein, aus deren
Sicht alles seitenverkehrt
wäre.
II. Reflexion und Brechung
Anwendung: toter Winkel
toter Winkel: Bereich zwischen
Sichtfeld des Fahrers und
dem vom Spiegel
wiedergegebenen Blickfeld
„Gesichtsfeld“ + durch
Schulterblick einsehbarer
Bereich
II. Reflexion und Brechung
„Blick nach vorne“
Lichtbrechung
• zwei unterschiedlich lichtdurchlässige Stoffe (Medien verschiedener
optischer Dichte)
• schräg einfallender Lichtstrahl
• Lichtstrahl wird an der Grenzfläche der beiden Medien gebrochen
• (bei jeder Brechung tritt auch Reflexion auf)
II. Reflexion und Brechung
Besonderheiten der Brechung
Einfalls- und Brechungswinkel sind nicht direkt proportional zueinander
Brechungswinkel b in °
50
40
30
20
10
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Einfallswinkel e in °
II. Reflexion und Brechung
Besonderheiten der Brechung
Grenzwinkel:
Brechungswinkel b in °
50
40
30
20
10
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Einfallswinkel e in °
II. Reflexion und Brechung
Besonderheiten der Brechung
Totalreflexion:
• Lichtstrahl trifft aus einem
optisch dichteren Medium auf
die Grenzfläche zu einem
optisch dünneren Medium
• Einfallswinkel ist größer als
der Grenzwinkel
II. Reflexion und Brechung
Anwendung: Fata Morgana
„Der fliegende Holländer“ (obere Fata Morgana):
Einfallslot
warme Luft – optisch dünner
kalte Luft – optisch dichter
II. Reflexion und Brechung
Anwendung: Fata Morgana
(untere Fata Morgana):
kalte Luft – optisch dichter
warme Luft – optisch dünner
II. Reflexion und Brechung
Anwendung: Umlenkprisma
II. Reflexion und Brechung
Dispersion
• Zerlegung des weißen Lichts in seine
Spektralfarben
• Spektralfarben sind nicht weiter zerlegbar
II. Reflexion und Brechung
Spektralfarben - Farbmischung
• das menschliche Auge kann die sich überlagernden Farbreize nicht
voneinander trennen
• das Zusammenführen der Spektralfarben ergibt wieder weißes Licht
Hohlspiegel
II. Reflexion und Brechung
Körperfarben
Körperfarben entstehen durch Absorption der
übrigen Spektralfarben aus dem weißen Licht.
II. Reflexion und Brechung
Anwendung: Regenbogen
Hauptregenbogen
1 x Reflexion
42° Sehwinkel
II. Reflexion und Brechung
Anwendung: Regenbogen
Nebenregenbogen
2 x Reflexion
50° Sehwinkel
lichtschwächer,
umgekehrte Farbfolge
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II. Reflexion und Brechung