9.2 Totalreflexion und technische Anwendung; Lichtleiter, Physikübungen

Auge und Optik in moderner Technik - Lehrwerk "Physik" CCBuchner - 13 Aufgaben in 4 Levels

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  • Beispiel
    Zu diesem Aufgabentyp gibt es eine passende Beispiel-Aufgabe:
  • Hilfe zum Thema
    Konstruktion an Sammellinsen

    Es gibt drei ausgezeichnete Strahlen:
    • Ein Mittelpunktstrahl geht durch den Mittelpunkt der Linse.
    • Ein Parallelstrahl ist parallel zur optischen Achse und wird hinter der Linse zum Brennpunktstrahl (schneidet Brennpunkt \(F\) ).
    • Ein Brennpunktstrahl wird hinter der Linse zum Parallelstrahl.
    Ein scharfes Bild entsteht dort, wo sich die Konstruktionsstrahlen schneiden.
  • Weitere Hilfethemen

Aufgabe

Aufgabe 1 von 4 in Level 4
  • Konstruiere und kreuze dann richtig an.
  • Zwischenschritte aktiviert
    • Der Gegenstand ist 3 cm hoch und steht 4 cm von der Linse entfernt. Ein scharfes Bild entsteht 5 cm hinter der Linse. Finde die Bildgröße und die Brennweite der Linse durch Konstruktion heraus.
     ▉  B = 2,75 cm
     ▉  B = 3,25 cm
     ▉  B = 3,75 cm
     ▉  f = 2,2 cm
     ▉  f = 2,8 cm
     ▉  f = 3,2 cm
    Schritt 1 von 2
    Nutze den Mittelpunktsstrahl um die Bildgröße zu ermitteln.
    B = 2,75 cm
    B = 3,25 cm
    B = 3,75 cm
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Lösung
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Stoff zum Thema
  • Optische Dichte
    Je langsamer sich Licht in einem Medium (z.B. Luft, Wasser, Glas) ausbreitet, desto optisch dichter ist das Medium. Glas ist daher optisch dichter als Wasser, das wiederum optisch dichter als Luft ist.

  • Lichtbrechung
    An der Grenzfläche von zwei optisch unterschiedlich dichten Medien wird schräg einfallendes Licht gebrochen. Es ändert damit seine Richtung. Je optisch dichter ein Medium, desto stärker die Lichtbrechung.
    Beim Übergang zum dichteren Medium bricht das Licht zum Einfallslot hin. \(\alpha >\beta\)

    Beim Übergang zum dünneren Medium bricht das Licht vom Einfallslot weg. \(\alpha <\beta\)


  • Totalreflexion
    An der Grenzfläche zum dünneren Medium kann sehr flach eintreffendes Licht so stark vom Einfallslot weg "gebrochen" werden, dass der Strahl im dichteren Medium bleibt. Der Strahl wird dann an der Grenzfläche komplett reflektiert.

Konstruktion an Sammellinsen

Es gibt drei ausgezeichnete Strahlen:
  • Ein Mittelpunktstrahl geht durch den Mittelpunkt der Linse.
  • Ein Parallelstrahl ist parallel zur optischen Achse und wird hinter der Linse zum Brennpunktstrahl (schneidet Brennpunkt \(F\) ).
  • Ein Brennpunktstrahl wird hinter der Linse zum Parallelstrahl.
Ein scharfes Bild entsteht dort, wo sich die Konstruktionsstrahlen schneiden.
Beispiel
Konstruiere das Bild eines 2 cm hohen Gegenstands, der 5 cm von einer Linse entfernt steht. Die Brennweite der Linse beträgt 2 cm. Bestimme Bildweite und Bildgröße.