Gegeben sind zwei Winkelspiegel a) und b) und je ein einfallender Lichtstrahl. Zeichnen Sie in beiden Fällen den weiteren Verlauf der Strahlen (mehrfache Reflexion).
Vergleichen Sie jeweils den einfallenden Strahl mit dem mehrfach reflektierten Strahl. Was fällt auf?
Welche Besonderheit tritt auf, wenn in b) der Einfallswinkel nicht 15°, sondern 45° beträgt?
2. Im Punkt A der Abbildung befindet sich eine Lichtquelle, von der in allen Richtungen Lichtstrahlen ausgehen und auf den Spiegel fallen.
a) Konstruieren Sie den Strahl, der nach der Reflexion am Spiegel durch den Punkt B geht.
b) Kontrollieren Sie mit dem Geodreieck, ob der Einfallswinkel a mit dem Reflexionswinkel b etwa übereinstimmt.
3. Zur Demonstration und Messung der Brechung wird eine sog. optische Bank samt optischer Scheibe verwendet, wie sie in der Abb. 1 einer Lehrmittelfirma dargestellt ist. Mit der abgebildeten Anordnung wird die Eigenschaft einer Sammellinse ge-zeigt.
1) Beschreiben Sie, wie man aus der Versuchsanordnung in Abb. 1 die Brennweiten der beiden Linsen bestimmen kann.
Der dunkle Gegenstand links ist eine Experimentierleuchte. Sie besteht aus einem innen silberfarbenen Rohr, in dem verschiebbar eine Glühlampe montiert ist. Der Strahlengang, zerlegt in einzelne Parallelstrahlen, wird durch eine Mehrfach-Schlitzblende erzeugt, die der linken Linse aufgesteckt ist. Die Blende ist in der Abbildung kaum erkennbar.
Um Messwerte für die Brechung gemäß Tabelle 1.1 in diesem Heft zu erhalten, wird der Linsenkörper durch eine 1 cm dicke Halbkreisscheibe aus Plexiglas (n = 1,5) ersetzt (Abb.2). Ferner wird nur der mittlere Strahl der Parallelstrahlen verwendet, der in Abb. 2 schräg von unten kommend auf die plane Fläche des Körpers trifft.
2) Skizzieren Sie den weiteren Verlauf des Strahls und begründen Sie die halbrunde Form des Plexiglaskörpers.
3) Legen Sie dar, ob man auch dann die richtigen Messwerte für die Tab. 1.1 erhalten kann, wenn man den Körper so umdreht, dass die Kreisform nach links zum einfallenden Strahl zeigt.
4. Eine Konvexlinse bildet einen Gegenstand G ab, wie es die Skizze zeigt.
a) Zeichnen Sie Lichtstrahlen ein, die erkennen lassen, dass B wirklich das Bild von G ist und wo der Brennpunkt F liegt.
b) Kontrollieren Sie die Genauigkeit Ihrer Zeichnung durch eine Berechnung der Brennweite f aus den angegebenen Werten B und G. (Die Abweichung der Berechnung von der Zeichnung kann durchaus einige mm betragen.)
5. Das Objektiv eines Fotoapparates hat die Brennweite f = 60 mm. Auf dem Film entsteht in 65 mm Bildweite ein 4 cm großes Bild.
In welcher Entfernung vor dem Objektiv befindet sich der Gegenstand und wie groß ist er?
6. Die Raumsonde Cassini, die im Jahr 2004 den Planeten Saturn erreichte, schickte Messdaten und Fernsehbilder mit Lichtgeschwindigkeit aus 1300 Millionen km zur Erde.
a) Geben Sie die Entfernung in Zehnerpotenz-Schreibweise an.
b) Wie lange waren die Signale unterwegs?
Verwenden Sie den gerundeten Wert der Lichtgeschwindigkeit.
7. a) Wie kann man die Tatsache erklären, dass bei einem Farbfilter orangefarbenes Licht herauskommt, wenn man weißes Licht auffallen lässt? (2 Möglichkeiten!)
b) Ein roter Apfel liegt auf einem grünen Tuch. Wie erscheint er bei roter und bei grüner Beleuchtung?
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