Optik Flashcards
Erkläre das Reflexionsgesetz
In einem Material läuft Licht immer geradeaus.
Dringt Licht auf eine reflektierende Fläche gilt für den reflektierten Lichtstrahl
Ausfallwinkel = Einfallswinkel
Raue Oberflächen erzeugen diffuse Reaktion.
Was ist der Brennpunkt und die Brennweite?
Der Brennpunkt ist der Punkt, in dem parallel einfallende Lichtstrahlen nach der Brechung oder Reflexion sich treffen.
Der Abstand von Spiegel oder Linse zum Brennpunkt ist die Brennweite.
Erkläre das Brechungsgesetz aus Sicht der Strahlenoptik
Das Brechungsgesetz beschreibt, wie Lichtstrahlen ihre Richtung ändern, wenn sie von einem Medium in ein anderes übergehen.
- Beim Übergang in ein optisch dichteres Medium wird der Strahl zum Lot hin gebrochen.
- Beim Übergang in ein optisch dünneres Medium wird der Strahl vom Lot weg gebrochen.
Ein Lichtstrahl, der von Luft ins Wasser tritt, wird zum Lot hin gebrochen.
Was ist Totalreflexion?
Die Totalreflexion ist ein optisches Phänomen, das auftritt, wenn Licht von einem dichteren Medium in ein dünneres Medium übergeht und der Einfallswinkel größer als der kritische Winkel ist. In diesem Fall wird das Licht nicht mehr gebrochen, sondern vollständig reflektiert.
Was ist Dispersion?
Dispersion ist das Phänomen, dass Licht unterschiedlicher Wellenlängen (Farben) in einem Medium unterschiedlich stark gebrochen wird. Dadurch werden weiße Lichtstrahlen in ihre Spektralfarben zerlegt, ähnlich wie bei einem Regenbogen oder in einem Prisma.
Erkläre Linsen und deren 2 Einteilungen
Linsen sind optische Bauteile, die Lichtstrahlen bündeln oder zerstreuen.
- Konvexe Linsen (Sammellinsen)
- In der Mitte dicker als am Rand
- Bündelt parallele Lichtstrahlen in einem Punkt (Brennpunkt) - Konkave Linsen (Zerstreuungslinsen)
- In der Mitte dünner als am Rand
- Zerstreut parallele Lichtstrahlen – kein echter Brennpunkt
Welche Effekte lassen sich mithilfe der Betrachtung des Lichtes als Welle erklären?
- Beugung
- Interferenz
- Polarisation
- Absorption/Streuung
Erkläre Brechung und Beugung aus Sicht der Wellenoptik
Brechung:
Die Brechung tritt auf, wenn eine Welle von einem Medium in ein anderes übergeht und sich dabei ihre Geschwindigkeit und Ausbreitungsrichtung ändern.
Beispiel: Lichtwellen, die von Luft ins Wasser eintreten, verlangsamen sich und werden zum Lot hin gebrochen.
Beugung:
Die Beugung tritt auf, wenn eine Welle auf ein Hindernis oder eine Öffnung trifft und sich hinter dem Hindernis ausbreitet, anstatt nur geradlinig weiterzulaufen.
===>Beugung zeigt, dass Licht Wellencharakter hat
Erkläre Polarisation
Die Polarisation beschreibt die Schwingungsrichtung einer transversalen Welle (z. B. Lichtwellen) senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.
Unpolarisiertes Licht (z. B. Sonnenlicht) schwingt in viele Richtungen.
Polarisationsfilter lassen nur Licht mit einer bestimmten Schwingungsrichtung durch (z. B. in Sonnenbrillen zur Reduzierung von Reflexionen
Erkläre Streuung
Die Streuung von Licht bezeichnet die Ablenkung von Lichtstrahlen durch Partikel oder Inhomogenitäten in einem Medium. Je nach Größe der Streuobjekte und der Wellenlänge des Lichts unterscheidet man verschiedene Streuungsarten:
- Rayleigh-Streuung (elastische Streuung an kleinen Partikeln)
Tritt auf, wenn die Teilchen viel kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind (z. B. Luftmoleküle).
Die Streuung ist wellenlängenabhängig:
→ Blaues Licht (kürzere Wellenlänge) wird stärker gestreut als rotes Licht.
→ Deshalb erscheint der Himmel blau und der Sonnenuntergang rot.
