II. Reflexion und Brechung

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1 II. Reflexion und Brechung

2 Gerichtete und diffuse Reflexion
gerichtete Reflexion regelmäßig: Einfallswinkel gleich Reflexionswinkel nahezu vollständig nur beobachtbar, wenn man den Strahlengang kreuzt diffuse Reflexion (Streuung) ungerichtet: beliebige Abstrahlrichtung Streustärke von Oberflächenmaterial abhängig aus jeder Richtung beobachtbar II. Reflexion und Brechung

3 Das Reflexionsgesetz einfallender Strahl, reflektierter Strahl und Einfallslot liegen in einer Ebene Einfalls- und Reflexionswinkel sind gleich: e = e‘ Einfallslot Innerhalb eines Mediums nimmt das Licht immer den kürzesten Weg. (de Fermat 1601 – 1665) e e‘ ebener Spiegel II. Reflexion und Brechung

4 Bildentstehung am ebenen Spiegel
Spiegelbilder entstehen durch die lineare Projektion der ins Auge fallenden Lichtstrahlen im Kopf des Beobachters Gegenstand scheint hinter dem Spiegel zu sein: virtuelles Bild ebener Spiegel º sphärischer Hohlspiegel mit r = ¥ und f = r / 2 = ¥ (also immer g < f, virtuelles Bild) II. Reflexion und Brechung

5 Was bedeutet spiegelverkehrt?
Spiegelbilder haben die gleiche Orientierung & Richtung wie das Original; vorne und hinten werden vertauscht. Was bedeutet dann spiegelverkehrt (seitenverkehrt) ? Wir denken uns in die im Spiegel befindliche, virtuelle „Person“ hinein, aus deren Sicht alles seitenverkehrt wäre. II. Reflexion und Brechung

6 Anwendung: toter Winkel
„Blick nach vorne“ toter Winkel: Bereich zwischen Sichtfeld des Fahrers und dem vom Spiegel wiedergegebenen Blickfeld „Gesichtsfeld“ + durch Schulterblick einsehbarer Bereich II. Reflexion und Brechung

7 II. Reflexion und Brechung
Lichtbrechung zwei unterschiedlich lichtdurchlässige Stoffe (Medien verschiedener optischer Dichte) schräg einfallender Lichtstrahl Lichtstrahl wird an der Grenzfläche der beiden Medien gebrochen (bei jeder Brechung tritt auch Reflexion auf) II. Reflexion und Brechung

8 Besonderheiten der Brechung
Einfalls- und Brechungswinkel sind nicht direkt proportional zueinander Brechungswinkel b in ° 50 40 30 20 10 Einfallswinkel e in ° II. Reflexion und Brechung

9 Besonderheiten der Brechung
Grenzwinkel: Brechungswinkel b in ° 50 40 30 20 10 Einfallswinkel e in ° II. Reflexion und Brechung

10 Besonderheiten der Brechung
Totalreflexion: Lichtstrahl trifft aus einem optisch dichteren Medium auf die Grenzfläche zu einem optisch dünneren Medium Einfallswinkel ist größer als der Grenzwinkel II. Reflexion und Brechung

11 Anwendung: Fata Morgana
„Der fliegende Holländer“ (obere Fata Morgana): Einfallslot warme Luft – optisch dünner kalte Luft – optisch dichter II. Reflexion und Brechung

12 Anwendung: Fata Morgana
(untere Fata Morgana): kalte Luft – optisch dichter warme Luft – optisch dünner II. Reflexion und Brechung

13 Anwendung: Umlenkprisma
II. Reflexion und Brechung

14 II. Reflexion und Brechung
Dispersion Zerlegung des weißen Lichts in seine Spektralfarben Spektralfarben sind nicht weiter zerlegbar II. Reflexion und Brechung

15 Spektralfarben - Farbmischung
das menschliche Auge kann die sich überlagernden Farbreize nicht voneinander trennen das Zusammenführen der Spektralfarben ergibt wieder weißes Licht Hohlspiegel II. Reflexion und Brechung

16 II. Reflexion und Brechung
Körperfarben Körperfarben entstehen durch Absorption der übrigen Spektralfarben aus dem weißen Licht. II. Reflexion und Brechung

17 Anwendung: Regenbogen
Hauptregenbogen 1 x Reflexion 42° Sehwinkel II. Reflexion und Brechung

18 Anwendung: Regenbogen
Nebenregenbogen 2 x Reflexion 50° Sehwinkel lichtschwächer, umgekehrte Farbfolge II. Reflexion und Brechung

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21 II. Reflexion und Brechung
Lichtbrechung zwei unterschiedlich lichtdurchlässige Stoffe (Medien verschiedener optischer Dichte) schräg einfallender Lichtstrahl Lichtstrahl wird an der Grenzfläche der beiden Medien gebrochen (bei jeder Brechung tritt auch Reflexion auf) II. Reflexion und Brechung