Title: Physik / Klasse8 / Optik
Tags: Brechung Basics Begriffe CR EE LB MS TT

Q: Wie viele Licht/Schattenzonen ergeben sich bei zwei Lichtquellen (L1,L2) vor einem Zylinder ( O ) auf der Wand ( | )?
L1 ·               |
                 O | Wand
L2 ·               |
                   |
A: Insgesamt 5 (denke an die Ameise)

Q: Wie werden Schatten auf dem Blatt konstruiert?
A: Man zeichnet die Randstrahlen ein, also die Lichtstrahlen, die direkt am Rand des Körpers der einen Schatten wirft vorbei gehen.

Q: Was ist der Unterschied zwischen einem Kernschatten und einem Halbschatten?
A: In den Bereich eines Halbschattens gelangt zumindest das Licht einer oder mehrer Lichtquellen, aber nicht aller Lichtquellen oder der gesamten Lichtquelle. In den Bereich des Kernschattens gelangt kein Licht irgendeiner Lichtquelle

Q: Warum erscheint eine nasse Straße dunkel, obwohl sie von den Scheinwerfern eines Autos angestrahlt wird (außer in dem Bereich wo direkt die Reflexion der Scheinwerfer zu sehen ist)?
A: Weil das Licht, dass die Scheinwerfer auf die anderen Bereiche werfen nach dem Reflexionsgesetz (Einfallswinkel gleich ausfallswinkel) reflektiert wird, es wird nicht in den ganzen Raum gestreut.

Q: Wie funktioniert das Sehen? Warum sehen wir Objekte mit unseren Augen?
A: Licht fällt von einer Lichtquelle auf einen Gegenstand, wird von diesem Reflektiert und gelangt dann in unser Auge. Sehen ist passiv!

Q: Was passiert mit den Schattenbereichen, wenn die Lichtquellen weiter von der Wand entfernt werden?
A: Der Kernschatten wird vermutlich nicht mehr viel kleiner, die beiden Halbschatten schon, da der Lichtstrahl der die Grenze des Schattens zum hellen Bereich festlegt nun weiter nach Innen wandert.

Q: Wie lautet das Reflexionsgesetz?
A: Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel (aus Gründen der Übertragbarkeit auf andere Gesetze wird hier der Winkel zum Einfallslot betrachtet)

Q: Wahr oder Falsch?
Ein Spiegel vertauscht links und rechts
A: Falsch, denn der linke Arm ist im Spiegel immer noch auf der linken Seite
oder
Richtig, denn bei dem Spiegelbild einer Person ist die ursprünglich linke Seite auf der rechten Seite, vom Spiegelbild aus gesehen.

Q: Wie sieht das Schattenbild für diese drei Lampen auf der Wand aus - wie viele verschiedene Zonen gibt es?
A: Es hat einen Kernschatten und dann links und rechts davon jeweils 2 unterschiedliche Halbschattenzonen

Q: Wodurch entsteht "Lichtverschmutzung"? Und was ist damit gemeint?
A: Durch Lampen die kleine Partikel (Luftverschmutzung) in der Atmosphäre anleuchten und somit den Raum hell erscheinen lassen.
Damit ist gemeint, dass man z.B. "auf dem Land" besser den Nachthimmel beobachten kann, weil keine Reflexionen von Licht aus der Umgebungsluft das Bild stören.

Q: Was hat diese Darstellung mit einer Lochkamera zu tun?
A: Das Kreuz in der Mitte entspricht dem "Loch" in der Lochkamera, G ist ein beleuchteter Gegenstand, der durch die Lochkamera auf einer Mattscheibe abgebildet wird und dort ein Bild B erzeugt. g ist die Gegenstandsweite (Abstand des Gegenstands vom Loch) und b die Bildweite

Q: Wie verändert sich das Bild einer Lochkamera bei Veränderung der Bildweite b?
A: Wenn die Bildweite größer wird, wird auch das Bild größer.

Q: Welche Eigenschat hat der Schatten eines Objekts, wenn es von einer großflächigen Lampe angestrahlt wird?
A: Der Schatten verläuft gleichmäßig (Übergangsschatten, Ombré)

Q: Wie muss man die Position der Kerze verändert, damit der Schatten möglichst groß (oder auch möglichst klein) wird?
A: Um den Schatten möglichst groß zu machen muss die Kerze möglichst nah an den Klotz heran gestellt werden. Umgekehrt: Um den Schatten möglichst klein zu machen, möglichst weit weg oder alternativ darüber

Q: In welcher Abbildung wird der Sehvorgang richtig dargestellt?
A: In Abbildung C: Licht kommt von der Lichtquelle (Lampe) trifft auf das Buch wird von dort in alle Richtungen gestreut und ein Teil gelangt auch in unser Auge

Q: Was muss man beachten, wenn man eine Skizze vom dem Schattenversuch erstellt
A: Man muss die Randstrahlen (Lichtstrahlen von der Lichtquelle zu den Rändern des Objekts) zeichnen

Q: Sieht man, wenn man durch die Lochkamera schaut falsch herum?
A: Ja! Links und rechts und oben-unten werden vertauscht

Q: Um das Bild in der Lochkamera größer zu bekommen, muss man...
A: die innere Röhre (Schirm) weiter herausziehen. Das Bild wird nicht unbedingt heller, denn das Licht verteilt sich nur auf eine größere Fläche. Jeder einzelne Punkt auf dem Schirm wird eher dunkler.
Man könnte auch näher an den Gegenstand heran gehen.
Was passiert mit der Schärfe des Bildes?

Q: Ist es wahr, dass wenn das Loch größer wird, das Bild dunkler wird?
A: Nein, denn je größer das Loch ist, desto größer ist die Anzahl der eingefangenen Lichtstrahlen.

Q: Wie heißen die Lichtstrahlen, die knapp an einem Gegenstand vorbei laufen?
A: Randstrahlen

Q: Wo findet man einen Winkel?
A: Immer zwischen zwei Strahlen (Schenkeln), die von einem Punkt (Scheitel) ausgehen

Q: Wie erstellt man das Lot bei einer Refelexion/Spiegelung? Wo startet es und in welche Richtung verläuft es?
A: Das Lot startet an der Stelle, an der der Lichtstrahl auf den Spiegel (oder die Grenzfläche) trifft und verläuft senkrecht zur Fläche auf die der Lichtstrahl trifft.

Q: Was ist der Einfallswinkel in der Optik?
A: Das ist der Winkel zwischen dem Strahl der den Weg des einfallenden Lichts beschreibt und dem Lot (senkrechter Strahl auf der Oberfläche des angestrahlten Objektes)

Q: Wie schafft man es, sich in einem Versuch auf einen ganz bestimmten konkreten Aspekt zu konzentrieren?
A: - Man versucht alle störenden Einflüsse zu vermeiden (z.B. strörende Lichtquellen - Begrenzung auf einen einzelnen Lichtstrahl)
- Man hält alle nicht betrachteten Größen konstant (wechselt z.B. nicht zwischendrin die Lichtquelle oder den Spiegel, oder den Ort des Spiegels...)
- man verändert von einer Durchführung zur nächsten nur die zu untersuchende Größe (z.B. den Einfallswinkel - aber nicht den Auftreffpunkt des Lichtes auf den Spiegel)

Q: Welche Bestandteile enthält ein Versuchs-Protokoll (mindestens)?
A: 1. Überschrift/Thema/Versuchsname
2. benötigtes Material
3. Skizze und
Beschreibung der Durchführung
4. Liste der Beobachtungen
Messwerte, falls welche aufgenommen wurden
5. Erklärung/Merksatz/Regel/Auswertung

Q: Was ist ein Lichtsender? Nenne Beispiele
A: Ein Lichtsender ist ein leuchtender oder beleuchteter Gegenstand
Beispiel: Glühlampe, Sonne, Buch bei Tageslicht, ...

Q: Strahlen helle Gegenstände genau so viel Licht zurück wie dunkle?
A: Nein. Helle Gegenstände strahlen mehr Licht wieder ab, wenn sie angestahlt werden als dunkle. Dunkle Gegenstände absorbieren einen Teil des Lichts und werden wärmer.

Q: Was besagt das Lichtstrahlenmodell?
A: Licht breitet sich in Form einer geraden Linie (Strahl) aus.

Q: Wie funktioniert das Sehen von Farben?
A: Licht kann aus mehreren Farben bestehen (Weißes Licht besteht aus "allen" Farben). Strahlt es einen roten Gegenstand an, werden einige Farben absorbiert und wir sehen nur noch den roten Teil der Farben.

Q: Warum gibt es Schatten bzw. wie entstehen Schatten?
A: Es gibt Schatten, weil ein Objekt oder ein Lebewesen die Lichtquelle bzw. das von ihr abgestrahlte Licht unterbricht.

Q: Was ist ein Halbschatten?
A: Er entsteht wenn nur ein Teil des Lichts im Raum an einem Objekt vorbei kommt.

Q: Warum sieht man auf dem Land mehr von den Sternen als in der Stadt?
A: In der Stadt sind mehr Abgase und Verschmutzungspartikel in der Luft verteilt, wodurch das Licht der Stadt (auf dem Land gibt es davon auch weniger) mehr gestreut wird und den Himmel nicht so dunkel erscheinen lässt.

Q: Wie funktioniert ein Periskop?
A: In den Knickstellen sind Spiegel angebracht. Wenn man z.B. einen Baum anguckt, wird der Baum vom oberen Spiegel auf den unteren Spiegel gespiegelt und trifft von dort ins Auge mit dem man unten in den Spiegel schaut.

Q: Was meint man mit der Aussage, der Lichtweg ist umkehrbar?
A: Dass ein Lichtstrahl wenn er vom Ziel in die gleiche Richtung zurück verlaufen würde den gleichen Weg z.B. über einen Spiegel oder durch eine Linse nehmen würde.
Wie eine Straße, die in beide Richtungen befahrbar ist.

Q: Was ist das besondere an einem Parabolspiegel?
A: Er bündelt alle senkrecht auf ihn einfallenden Lichtstrahlen in einem Brennpunkt
(und umgekehrt - Lampe)

Q: Wie konstruiert man den Lichtweg eines einfallenden Lichtstrahls auf einen gekrümmten Spiegel?
A: - Man zeichet den Lichtstrahl bis zum Spiegel und erhält den Auftreffpunkt
- Im Auftreffpunkt zeichnet man eine Tangente an die gekrümmte Spiegelfläche (ebener Ersatzspiegel)
- Im Auftreffpunkt zeichnet man das Lot (eine Senkrechte) zum Ersatzspiegel
- Nun bestimmt man den Einfallswinkel zwischen Lot und Lichtstrahl und trägt diesen auf der anderen Seite des Lots als Ausfallswinkel wieder ab.

Q: Was ist die Aufgabe, wenn man den Unterricht mehrfach oder nachhaltig stört?
A: Man geht mit einer Buchseite in den Nachbarraum, liest diese durch, fasst sie in eigenen Worten zusammen, erklärt die Versuche und bearbeitet ggf. Aufgaben

Q: Wann wird ein Lichtstrahl gebrochen?
A: Beim Übergang von einem Medium in ein anderes. Z.B. von Luft in Wasser

Q: Warum wird ein Lichtstrahl gebrochen?
A: Weil die Lichtgeschwindigkeit in den Medien unterschiedlich ist.
z.B. breitet sich Licht in Luft schneller aus als in Glas

Q: Mit welchem Vergleich kann man sich überlegen, in welche Richtung ein Lichtstrahl gebrochen wird?
A: Mit dem Übergang von Personen oder einem Fahrzeug von verschiedenen Belägen auf denen es sich unterschiedlich schnell bewegt.
Bild von Sophie

Q: Was ist das Ziel eines Versuchs im Physikunterricht?
A: Das Ziel eines Versuchs im Physikunterricht ist es:
- physikalische Vorgänge zu verstehen
- Vorhersagen machen zu können
- Theorien und Hypothesen zu überprüfen
An der Fähigkeit, eine Vorhersage treffen zu können, zeigt sich, ob die physikalischen Prinzipien wirklich verstanden sind und sie auf neue Situationen angewendet werden können.

Q: Was versteht man unter Totalreflexion und wann tritt sie auf?
A: Totalreflexion bedeutet, dass ein Lichtstrahl beim Übergang zwischen zwei Medien nicht gebrochen sondern vollständig (total) reflektiert wird.
Sie tritt nur beim Übergang von einem optisch dichteren Medium in ein dünneres auf (z.B. Wasser->Luft)
Bild von Leifiphysik (copyright) - Der Lichtstrahl 2 wird total reflektiert

Q: Welche Regelmäßigkeit gibt es bei der Brechung um diese Vorherzusagen?
A: Die Ausfall-Sehne ist ein Vielfaches der Einfall-sehne
(im Bild mit \(l_\alpha\) und \(l_\beta\) bezeichnet, z.B. haben wir beim unserem Versuch einen Faktor von 1,5 festgestellt, d.h. die Ausfall-Sehne war 1,5 mal so lang wie die Einfall-Sehne)
Bild vom Bayrischen Rundfunk (BR)

Q: Was ändert sich bei der Brechung, wenn man das Licht statt vom Luft ins Glas vom Glas in die Luft schickt?
A: Der Brechungsfaktor (manchmal auch Brechzahl genannt) ändert sich (z.B. von 2 zu 0,5)
Vom dichteren zum dünneren Medium tritt auch Totalreflexion auf.

Q: Was ist der Brechungsindex \(n_{\text{Medium}}\) eines Mediums (z.B. Wasser, Glas, Luft)?
A: Der Brechungsindex ist das Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht (\(c\)) im Vakuum zur Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht in dem Medium (\(c_m\)).
z.B. bei Wasser: \(n_\text{Wasser} = \frac{c}{c_\text{Wasser}} = \frac{300000 km/s}{225000 km/s} \approx 1,33\)

Q: Wie kann man mit Hilfe des Brechungsindex' die Brechung eines Lichtstrahls vorhersagen?
A: Es gilt, dass die Längen der Ausfalls- bzw. Einfallssehnen (\(s_1,s_2\)) in den beiden Medien sich genau umgekehrt verhalten wie die Brechungsindizes (\(n_1,n_2\)).
\(\frac{s_1}{s_2} = \frac{n_2}{n_1}\) oder anders aufgeschrieben: \(s_1\cdot n_1 = s_2 \cdot n_2\)

Q: Wie groß ist der Brechungsindex \(n_\text{Vakuum}\)von Vakuum?
A: \(n_\text{Vakuum}=1\) da sich Licht dort mit der Lichtgeschwindigkeit ausbreitet

Q: Wie groß ist der Brechungsindex \(n_\text{Luft}\)von Luft?
A: \(n_\text{Luft} \approx 1\) da sich Licht dort mit fast genau so schnell ausbreitet wie im Vakuum

Q: Bei einer Linse: Nur [...] werden im [...] gebündelt.
A: die Parallelstrahlen; Brennpunkt

Q: In einem [...] werden die Strahlen gebündelt, die [...] ausgehen.
A: Bildpunkt; von einem Punkt des Gegenstandes

Q: [...] sind parallel zur [...]
A: Parallelstrahlen; optischen Achse