Schriftliche Abschlussprüfung Physik 1991/92

Aufgabe 5: Optik (Wahlaufgabe)

5.1.   Ein einfarbiger Lichtstrahl tritt unter dem Einfallswinkel 40 aus der Luft in einen Quader aus Polystyren (Polystyrol) ein und verlässt ihn nach zweimaliger Brechung wieder.
Zeichnen Sie den Strahlenverlauf!
Ermitteln Sie die dazu erforderlichen Winkel!
Hinweis: Brechungsgesetz: c1 bzw. c2: Lichtgeschwindigkeit im jeweiligen Medium

5.2.   Was versteht man unter Totalreflexion? Unter welchen Bedingungen findet sie statt?

5.3.   Eine Kerzenflamme wird mit Hilfe einer Sammellinse von 10 cm Brennweite auf einem Schirm abgebildet.
Die Gegenstandsweite soll 26 cm betragen. Bestimmen Sie experimentell die Bildweite!
Fertigen Sie eine Skizze für die Versuchsanordnung an, und geben Sie die ermittelte Bildweite an!

5.4.   Überprüfen Sie Ihr experimentell gewonnenes Ergebnis durch Konstruktion!
Hinweise: Wählen Sie einen geeigneten Maßstab für Brenn- und Gegenstandsweite!
                    Zeichnen Sie in der Konstruktion den Gegenstand 3 cm groß!


Lösung Aufgabe 5 Optik (Wahlaufgabe)
(Bitte beachten Sie den Hinweis am Ende der Seite)

5.1.   Ermittlung der notwendigen Winkel:

geg.:      a = 40°
          cLuft = 299711 km·s-1
 cPolystyrol = 189000 km·s-1

ges.: b

Lösung:


Zeichnen des Strahlenverlaufes:

5.2.   Totalreflexion ist die Reflexion von Licht beim Übergang vom optisch dichteren ins optisch dünnere Medium, wenn das Licht unter einem Winkel, der größer als der Grenzwinkel ist, auf die Grenzschicht fällt.

5.3.   Skizze:



Ergebnis:
Die Bildweite beträgt 16 cm.

5.4.   Konstruktion:


Ergebnis:
Die Bildweite beträgt 16 cm.

Vergleich mit Experiment: Beide Bildweiten stimmen überein.


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