dem
Reflexionswinkel 
gleich
ist. Dabei liegen der Einfalls - und Reflexionsstrahl in einer Ebene R,
die senkrecht auf die Ebene P ist.Interdisziplinaeres Projekt DAS LICHT
M A T H E M A T I K
Reflexion des Lichts
Der Lichtstrahl, der auf eine Flaeche P trifft, wird so reflektiert,
dass der Einfallswinkel dem
Reflexionswinkel gleich
ist. Dabei liegen der Einfalls - und Reflexionsstrahl in einer Ebene R,
die senkrecht auf die Ebene P ist.
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Das reflektierte Licht ist immer kleinerer Intensiteat als das Einfallslicht, weil ein Teil der Energie des Einfallslicht in ein anderes Medium uebergeht.
Nach dem Fermanschem Prinzip breitet sich das Licht zwischen zwei Punkten so aus, dass man dafuer die minimalste Zeit benoetigt. Mit Hilfe dieses Prinzips kann man das Reflexionsgesetz ableiten.
Die Zeit, die man fuer diesen Weg benoetigt ist::
Aus der Voraussetzung fuer das Minimum folgt:
was bedeutet das: sin =
sin ,
oder =
.
Vergleichen wir den Weg ACB (bei dem der Einfalls - und der Reflexionswinkel gleich sind) mit einem beliebigen anderen Weg.
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(als rechtwinklige Dreiecke mit gleich langen Katheten) dann gilt:..................................................... .. AD = A1D ..(2) |
Statt den Wegen ACB i ADB aufgrund(1) i (2), koennen wir die Wege A1DB i A1B vergleichen. Von allen Linien, die zwei Punkte verbinden ist die Gerade die kuerzeste. Daraus folgt dass das Licht sich immer den kuerzesten Weg auswaehlt.
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Die Lichtstrahlen , die parallel zur Achse der parabell durch den gleichen Punkt fallen - Fokus der Parabell. Diese Eigenschaft der Parabellschen Lichtreflexion hat eine grosse Bedeutung in der Anwendung in Sonnenwaermekraftwerken, Teleskopen, Radaren... |
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Wenn sich die Lichtquelle im Fokus der Parabell befindet, werden die Lichtstrahlen aus der Lichtquelle als Parallelstrahlen reflektiert. Auf diese Art und Weise geben die Autolichter und Taschenlampen gerade Strahlenbuendel. |
| Vergnuegen sie ihre Umwelt mit Folgendem: schauen Sie durch undurchsichtige Dinge wie Buch, Hand etc. |  |
Hier handelt es sich um mehrfache Lichtbrechung des Lichtstrahls mit Hilfe eines Spiegels. Auf diesem Prinzip basieren viele magische Tricks (z.B. abgekoepftes Kopf das immer noch spricht).Aber nicht nur die, sondern auch viele optische Geraete, wie z.B. Periskop.
Lichtbrechung - Refraktion
Lichtbrechung entsteht an der Grenze zweier Medien wegen der unterschiedlichen Lichtgeschwindigkeit in diesen Medien.
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n1 -Brechungsindex des Mediums aus dem der Strahl kommt n2 -Brechungsindex des Mediums in das der Strahl eintritt n1 < n2 |
- Einfallswinkel
s - Einfallsstrahl l - Brechungsstrahl |
Brechungsgesetze:
1. der Einfalls - und der Brechungsstrahl und das Lot zur Grenze beider Medien liegen in einer Ebene 2. Descartes-Snelliussches Gesetz:
fuer konstante Wellenlaenge. Das konstante Verhaeltnis
bezeichnet man als den n21 relativen Brechungsindex |
Wenn der Lichtstrahl aus dem optisch duennerem in das optisch dichtere Medium uebergeht, bricht es zum Lot hin. Wenn es dagegen aus dem optisch dichterem in das optisch duennere Medium uebergeht, bricht es vom Lot weg. Es gibt noch einen Grenzwinkel Gamma des Einfallsstrahls fuer das das Snelliussche Gesetz gilt.
Totalreflexion
Totalreflexion entsteht wenn ein Lichtstrahl, der sich aus einer optisch dichteren in eine optisch duennere Umgebung ausbreitet, auf die Grenzflaeche dieser Umgebungen unter einem Winkel, der groesser ist als der Grenzwinkel Gamma ist, faellt.
Nach dem Brechungsgesetz ist in diesem Fall der Brechungswinkel groesser als der Einfallswinkel. Wenn der Einfallswinkel so gross ist, dass der Brechungswinkel groesser als 90 Grad waere, kommt es zur Totalreflexion.
Optisches Prisma
Optisches Prisma ist ein durchsichtiger fester Koerper mit zwei brechenden Flaechen, die unter bestimmtem Winkel stehen. Beim Duchgang durch das Prisma bricht das Licht zwei Mal, beim Eingang und beim Ausgang. Der Lichtstrahl wird von der urspruenglichen Richtung um einen bestimmten Winkel abgelenkt, den man Deviationswinkel nennt.
Der Deviationswinkel haengt von dem Winkel des Prismas und des Brechungsindex des Stoffes aus dem das Prisma besteht, ab. Wenn man den Devitationswinkel und den Winkel des Prisma misst, kann man den Brechungsindex des Stoffes aus dem das Prisma besteht, bestimmen.
Der Deviationswinkel ist minimal wenn das Licht symmetrisch durch das Prisma verlaeuft.
Prisma zur Totalreflexion ist ein dreiseitiges rechtwinkliges Prisma, das den Lichtstrahl um 90 oder 180 Grad umdrehen kann.
