Kurz gesagt Lichtausbreitung Die Lichtgeschwindigkeit c im Vakuum beträgt 299 792 458 m/s (ca. 300 000 km/s). In Materie ist die Lichtgeschwindigkeit kleiner als im Vakuum. Die Lichtausbreitung lässt sich mit dem Huygens’schen Prinzip beschreiben: Punkte, die von einer Welle zur gleichen Zeit erreicht werden, bilden eine Wellenfläche. Jeder Punkt dieser Fläche kann als Ausgangspunkt einer Elementarwelle angesehen werden. Die Überlagerung aller Elementarwellen ergibt die beobachtete Welle. Reflexionsgesetz: Bei der Reflexion von Licht an einem Spiegel ist der Einfallswinkel α gleich dem Reflexionswinkel α'. Brechungsgesetz: Das Verhältnis der Sinuswerte von Einfalls- und Brechungswinkel ist gleich dem Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeiten des Lichts in den jeweiligen Medien. sin α _ sin β / = c 1_ c 2 Den Quotienten sin α _ sin β beim Übergang von Licht aus dem Vakuum (und in sehr guter Näherung aus Luft) in ein transparentes Material bezeichnet man als Brechzahl n des jeweiligen Materials. Die Brechzahl hängt von der Frequenz des Lichts ab. Rotes Licht wird weniger stark gebrochen als blaues. Welleneigenschaften des Lichts Beugung, Interferenz und Polarisation sind Belege für die Wellennatur des Lichts. Beugung ist der Übertritt von Wellen in den geometrischen Schattenraum. Beugung tritt auf, wenn eine Lichtwelle auf eine oder mehrere eng nebeneinanderliegende schmale Öffnungen (z. B. enger Spalt, Doppelspalt oder Beugungsgitter) trifft. Die Wellenlänge des Lichts kann mittels der Beugung am Strichgitter gemessen werden. Für das Maximum k-ter Ordnung gilt die Beziehung: sin φ = k· λ _ d , k = 0, 1, 2, …, Gitterkonstante d, Beugungswinkel φ) Spektralfarben entsprechen sichtbarem Licht einer einzigen Wellenlänge (monochromatisches Licht). Rotes Licht hat die größte Wellenlänge, violettes die kleinste. Sie liegen im Bereich von ca. 700 bis 400 nm. Weißes Licht ist ein Gemisch aller Spektralfarben. Mit einem Beugungsgitter kann man weißes Licht in seine Spektralanteile zerlegen. Interferenz bedeutet, dass Wellen einander überlagern und dabei verstärken oder schwächen. Interferenzen treten auf, wenn Lichtstrahlen an der Ober- und Unterseite einer dünnen Schicht (Seifenlamelle, Ölfilm) reflektiert werden. Licht ist eine Transversalwelle. Natürliches Licht hat keine ausgezeichnete Schwingungsrichtung. Führt man Licht durch einen Polarisationfilter, wird es linear polarisiert, d. h. es schwingt nur in einer Ebene. Optisch aktiv nennt man Substanzen, die längs der optischen Achse die Schwingungsebene des Lichts verdrehen (Quarz, Flüssigkristalle, Milch, Zuckerlösung usw.). 80 2 Beugung und Interferenz des Lichts Elektromagnetische Wellen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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