Optik

Question 1

Lichtgeschwindigkeit

Answer 1

Lichtgeschwindigkeit c= l\ • f

l\ = Wellenlänge
f= Frequenz

Question 2

Brechungsgesetz

Answer 2

Brechungsgesetz :
sin(alpha):sin(beta) = c1:c2 = n2:n1

c1, c2= Lichgeschwindigkeit in jeweiligen Medium
n2, n1= spezifischer Brechungsindex des Mediums
alpha= Einfallswinkel zum Lot
beta= Brechungswinkem zum Lot

Question 3

Brechkraft

Answer 3

Brechkraft D= 1:f

f= Brennweite
D= Stärke einer Linse
Einheit: Dioptrie [dpt]

Question 4

Wellenlänge von für uns sichtbares Licht

Answer 4

Wellenlänge von für uns sichtbares Licht: 370-750nm (1,5% des elektromagnetischen Spektrums)

Question 5

Lichtstärke

Answer 5

Lichtstärke I, Einheit Candela CD

Question 6

Beleuchtungsstärke

Answer 6

Beleuchtungsstärke E, Einheit Lux lx

Question 7

2 Modelle des Lichts

Answer 7

2 Modelle des Lichts:

1. Licht = Welle (Brechung & Beugung, Frequenz & Wellenlänge)
2. Licht = Teilchen (lichtelektrischer Effekt)

Question 8

Reflexion

Answer 8

Reflexion: Lichstrahl trifft auf Hindernis, am Aufprallpunkt der Lichtquelle entsteht ein Störungspunkt der Elementarwellen aussendet, diese überlagern sich zu einer neuen Lichtquelle

Question 9

Reflexion - Gesetz: Einfalls-/Ausfallswinkel

Answer 9

Reflexion - Gesetz: Einfallswinkel = Ausfallswinkel (90° Lichtstrahl wird in sich selber reflektiert)

Question 10

Brechung

Answer 10

Brechung: Licht wechselt von einem Medium ins andere (kann sich nicht überall gleich schnell fortbewegen)
Licht bricht zum Lot wenn es von einem schnellen in ein langsames Medium über geht & es bricht vom Lot wenn es von langsamen zu schnellem über geht

Question 11

Lichtleiter

Answer 11

Lichtleiter = Glasfaserkabel
ab gewissem Grenzwinkel kann der Lichtstrahl nicht mehr vom optisch dichteren ins optisch dünnere Medium wechseln und wird total reflektiert

Question 12

Linsen

Answer 12

Linsen:
konvex = nach außen () gewölbt (Sammellinse)
konkav = nach innen )( gewölbt (Zertstreuungslinse)

Question 13

Brechkraft

Answer 13

Brechkraft D, Einheit Dioptrie dpt

Question 14

Kurzsichtigkeit

Answer 14

Kurzsichtigkeit: Lichtstrahlen treffen sich vor Netzhaut -> Zerstreuungslinse

Question 15

Weitsichtigkeit

Answer 15

Weitsichtigkeit: Lichtstrahlen treffen sich hinter Netzhaut -> Sammellinse

Question 16

Linsenfehler

Answer 16

Linsenfehler:
sphärische Aberration
chromatische Aberration

Question 17

Sphärische Aberration

Answer 17

Sphärische Aberration: äußere Strahlen werden zu stark gebrochen, schneiden sich früher als restliche Strahlen, es ergibt sich eine Brennfläche statt einem Brennpunkt (äußeren Rand der Linse abdecken um unscharfes Bild zu vermeiden)

Question 18

Chromatische Aberration

Answer 18

Chromatische Aberration: weißes Licht besteht aus Spektralfarben, die unterschiedlich stark gebrochen werden; um das auszugleichen benötigt man mehrere Linsen

Question 19

Spiegel

Answer 19

Spiegel:

• gerade Oberfläche: Einfallswinkel = Ausfallswinkel
• Wölbspiegel: liefern verkleinertes, virtuelles Bild (Glaskugel)
• Hohlspiegel: sammeln alle parallel einfallenden Lichstrahlen in einem Punkt, es entstehen je nach Position unterschiedliche Bilder

Question 20

Prisma

Answer 20

Prisma: kann Lichstrahlen um 90° oder 180° drehen

Question 21

Auge: Linsensystem

Answer 21

Auge - Linsensystem:

Hornhaut, Augenflüssigkeit, Linse, Glaskörper

Question 22

Auge: gelber Fleck

Answer 22

Auge - gelber Fleck: am meisten lichtempfindliche Zellen

Question 23

Auge: Stäbchen & Zäpfchen

Answer 23

Auge
Stäbchen für Schwarz-Weiß-Sehen
Zäpfchen für Farbsehen

Question 24

Auge: Blinder Fleck

Answer 24

Blinder Fleck: Sehnerv, wird von 2. Auge & Gehirn ausgeglichen

Question 25

Auge: Adaption

Answer 25

Auge - Adaption: Pupillengröße passt sich Lichtverhältnissen an anderer Mechanismus: Lichtstrahlen auf Netzhaut lösen chemische Veränderung in Lichtzellen aus; sehr hell: mehr Lichtzellen chemisch verändert & dadurch nicht mehr aktiv -> Empfindlichkeit der Netzhaut sinkt; dunkel: mehr und mehr aktive Zellen -> man sieht heller

Question 26

Akkommodation

Answer 26

Akkommodation: Ziliarmuskel kann scharf stellen

Question 27

Mikroskop - Linsen

Answer 27

Mikroskop: 2 Sammellinsen 1. Okular 2. Objektiv

Question 28

Mikroskop: Okular

Answer 28

Mikroskop - Okular (Sammellinse) | vergrößert das 2. Mal -> 2000-fache Vergrößerung

Question 29

Mikroskop: Objektiv

Answer 29

Mikroskop- Objektiv: kleine Brennweite, vergrößert Gegenstand, Auflösungsvermögen hängt von Frequenz des verwendeten Lichtes ab (je größer die Frequenz, desto weniger treten Beugungsscheibchen auf)

Question 30

Beugung: konstruktive Interferenz

Answer 30

Beugung - konstruktive Interferenz: | Wellen verstärken sich gegenseitig

Question 31

Beugung: destruktive Interferenz

Answer 31

Beugung - destruktive Interferenz: | Wellen schwächen sich/löschen sich aus

Question 32

Beugungserscheinungen

Answer 32

Beugungserscheinungen: Laser geht durch sehr kleinen Spalt mit vielen Störungspunkten, von dort breiten sich neue Elementarwellen in alle Richtungen aus (viele löschen sich aus, viele verstärken sich zu Maxima; nur mit kohärentem Licht - gleiche Wellenlänge, schwingt in einer Ebene, nicht Phasenverschoben)

Question 33

Kohärentes Licht

Answer 33

Kohärentes Licht: gleiche Wellenlänge, schwingt in einer Ebene, nicht Phasenverschoben)

Question 34

Laser

Answer 34

Laser: Blitzlampe erzeugt Energieimpuls, der die Elektronen auf höheres Niveau hebt (=pumpen), dann fallen sie auf metastabiles Niveau zurück (=Inversion), wenn erstes Elektron zurück auf normales Energieniveau fällt wird Energie als Photon frei, dieses trifft andere Elektronen und löst stimulierte Emissionen aus Laser hat auf einer Seite einen normalen, auf der anderen Seite einen halbdurchlässigen Spiegel (lässt ca. 2% der Photonen durch, die alle die gleiche Energie haben = gleiche Farbe, auf einer Ebene liegen & nicht phasenverschoben sind)

Question 35

Laser: metastabiles Niveau

Answer 35

Laser - Metastabiles Niveau: Elektronen verweilen bei laserfähigen Materialien etwas länger auf dort existierenden Zwischenniveaus, bevor sie auf ihr eigenes zurückfallen

Question 36

Laser: stimulierte Emission

Answer 36

Laser - stimulierte Emission: trifft Photon mit passender Energieladung auf bereits angeregtes Elektron, wird dieses auf das niedrigere Niveau gerissen und gibt ein Photon ab

Question 37

Polarisationsfilter

Answer 37

Polarisationsfilter: lange Kunststoffmoleküle, die eng nebeneinander liegen Licht= Transversalwelle (schwingt quer zur Ausbreitungsrichtung ~), Polarisationsfilter lassen nur Lichtwellen in einer Schwingungsebene durch (Gitter) -> alle Wellen schwingen in der gleichen Ebene statt wild durcheinander Verwendung: Konzentration bestimmter Stoffe in Lösung bestimmen

Question 38

Farbenlehre: weißes Licht

Answer 38

Farbenlehre - weißes Licht: besteht aus Spektralfarben rot, orange, gelb, grün, blau, indigo, violett Rot: größte Wellenlänge (wird am wenigsten gebrochen) Violett: kleinste Wellenlänge (wird am meisten gebrochen)

Question 39

Farbenlehre: weißes Licht -> Objekt

Answer 39

Weißes Licht -> Objekt: das Objekt absorbiert bestimmte Teile des Lichts und reflektiert den Rest; je nachdem, was er absorbiert, erscheint er in einer bestimmten Farbe

Question 40

Farblehre: Additive Farbmischung

Answer 40

Additive Farbmischung: | Rot, grün, blau -> alle Farben

Question 41

Farblehre: Subtraktive Farbmischung

Answer 41

Subtraktive Farbmischung: | Gelb, Magenta und Zyan schlucken unterschiedliche Farbanteile -> alle Farben