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Interaktive Übungen

5.0.2 Reflexion und Brechung

Fünf Aufgaben zum Anklicken, Ziehen und Rechnen — jede mit sofortiger Rückmeldung und Erklärung.

Fortschritt
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1Die beiden Gesetze in WortenAFB I

Füllen Sie jede Lücke mit dem passenden Wort oder der passenden Zahl. Enter prüft alle Felder.

Zahlen mit Komma eingeben, Wörter klein oder groß — beides wird akzeptiert.

Alle Winkel der Optik werden nicht zur Fläche gemessen, sondern zum . Beim Reflexionsgesetz gilt: Einfallswinkel und Reflexionswinkel sind .

Beim Übergang von Luft in Glas wird der Strahl gebrochen, denn Glas ist optisch . Die Brechzahl von Wasser beträgt etwa , die von Glas rund .

Wird beim Übergang ins dünnere Medium ab einem bestimmten Winkel gar kein Strahl mehr gebrochen, spricht man von . Dieser Winkel heißt .

Sieben Lücken, zwei Gesetze: Zum Lot messen, Winkel gleich bei der Reflexion, zum Lot hin ins dichtere Medium — und ab dem Grenzwinkel geht gar nichts mehr hindurch.
2Wohin wird gebrochen?AFB I

Ordnen Sie jeden Übergang dem richtigen Korb zu. Brechzahlen: Luft 1,00 · Wasser 1,33 · Glas 1,52 · Diamant 2,42.

Karte in den passenden Korb ziehen — oder mit Enter auswählen und dann die Ziffer des Korbs drücken.
1zum Lot hin
2vom Lot weg
3keine Richtungsänderung
Nur ein Vergleich entscheidet: Wird die Brechzahl größer, geht es zum Lot hin; wird sie kleiner, vom Lot weg. Beim senkrechten Einfall ist der Einfallswinkel null — dann ist auch der Brechungswinkel null, und der Strahl läuft ungeknickt weiter (er wird nur langsamer).
3Brechungswinkel berechnenAFB II

Licht fällt aus Luft unter dem Einfallswinkel α = 40° auf eine Wasseroberfläche (nWasser = 1,33). Berechnen Sie den Brechungswinkel β in Grad (eine Nachkommastelle).

Snellius: n1 · sin α = n2 · sin β. Taschenrechner auf Grad stellen.
Ansatz: sin β = sin 40° : 1,33 = 0,643 : 1,33 = 0,483. Daraus β = 28,9°. Der Winkel ist kleiner geworden — genau das meint „zum Lot hin“. Typischer Fehler: 40° direkt durch 1,33 teilen. Das Brechungsgesetz verknüpft die Sinuswerte, nicht die Winkel.
4Wie schnell läuft das Licht?AFB II

Ordnen Sie die Stoffe nach der Lichtgeschwindigkeit im Medium — oben der schnellste. Brechzahlen: Vakuum 1,000 · Luft 1,0003 · Wasser 1,33 · Kronglas 1,52 · Diamant 2,42.

Zeilen mit der Maus ziehen oder mit den Pfeil-Buttons verschieben.
1Vakuum
2Luft
3Wasser
4Kronglas
5Diamant
Die Brechzahl ist definiert als n = cVakuum : cMedium. Große Brechzahl bedeutet also kleine Geschwindigkeit — im Diamanten läuft Licht nur noch mit rund 124.000 km/s, weniger als der Hälfte des Vakuumwerts. Und weil das Licht dort so stark gebremst wird, wird es auch am stärksten gebrochen: Deshalb funkelt ein Diamant.
5Tritt der Strahl aus?AFB III

Überprüfen Sie mit dem Entscheidungsbaum, wann Totalreflexion auftritt. Ziel: Finden Sie den Weg, der zur Totalreflexion führt.

Beantworten Sie die Fragen mit Ja oder Nein und schauen Sie, wo Sie herauskommen.
    Der Baum fragt zuerst nach der Richtung des Übergangs, nicht nach dem Winkel — denn ins optisch dichtere Medium hinein gibt es Totalreflexion überhaupt nicht, egal wie flach man einstrahlt. Der Grenzwinkel folgt aus sin αg = n2 : n1; für Wasser gegen Luft sind das rund 49°.