Optik

Reflexion, Brechung, Totalreflexion, Linsen

Sehr prüfungsrelevantca. 45 Min.Adaptiver Trainer

Auf einen Blick

Licht trifft schräg auf eine Wasseroberfläche.

Nach dieser Lektion

✓
Du wendest das Brechungsgesetz an.
✓
Du erkennst, wann Totalreflexion auftritt.
✓
Du berechnest Bilder mit der Linsengleichung.

An der Prüfung: Die Physik-Prüfung dauert 80 Minuten (Formelsammlung erlaubt, g = 10 m/s² zulässig). Dieses Gebiet ist in praktisch jeder Serie dabei.

Schritt 2

Entdecken

Spiel zuerst. Formeln ergeben mehr Sinn, wenn du schon gesehen hast, was sie tun.

Orange: einfallender und gebrochener Strahl. Violett: reflektiert.

n_{1} sin α = n_{2} sin β \Rightarrow sin β = 0, 576

Einfallswinkel

α

50°Brechzahl oben

n_{1}

1Brechzahl unten

n_{2}

1,33

$β$

35,2°

$α_{G}$

–

Dünner → dichter: zum Lot hin. Totalreflexion ist nicht möglich.

Aufträge

0 von 3 geschafft

Erzeuge Totalreflexion.
(offen)
Brich den Strahl vom Lot weg: $β > α$ .
(offen)
Lass das Licht bei $α \geq 1 0^{\circ}$ ungebrochen durchgehen.
(offen)

Entdecke:

Stelle Wasser → Luft ein und erhöhe $α$ : Ab dem Grenzwinkel $α_{G}$ verschwindet der gebrochene Strahl.

Schritt 3

Verstehen

Das Wichtigste auf einen Blick.

1Reflexion

α = α^{'}

Beide Winkel misst du zum Lot, nie zur Fläche.
Strahl, Lot und reflektierter Strahl liegen in einer Ebene.

Strahl und Lot am Spiegel.

MerkeEinfallswinkel = Reflexionswinkel, beide zum Lot.

2Brechung nach Snellius

n_{1} sin α = n_{2} sin β

Übergang		Strahl
$n_{1} < n_{2}$	→	$zum Lot hin$
$n_{1} > n_{2}$	→	$vom Lot weg$
$n_{1} = n_{2}$	→	$ohne Knick$

$n = \frac{c}{c _{M}}$ : Je grösser $n$ , desto langsamer das Licht.

Luft ( $n = 1$ ) trifft Glas ( $n = 1, 5$ ) unter $4 0^{\circ}$ .

MerkeWinkel immer zum Lot, nie zur Oberfläche.

3Totalreflexion

sin α_{G} = \frac{n _{2}}{n _{1}}

Übergang		Grenzwinkel
$Wasser \to Luft$	→	$α_{G} \approx 48, 8^{\circ}$
$Glas \to Luft$	→	$α_{G} \approx 41, 8^{\circ}$

Nur von dicht nach dünn: $n_{1} > n_{2}$ .

$α < α_{G}$ : Ein Teil tritt aus.

MerkeGrenzwinkel gibt es nur von dicht nach dünn.

4Linsen

\frac{1}{f} = \frac{1}{g} + \frac{1}{b}

Gegenstand		Bild
$g > 2 f$	→	$reell, umgekehrt, kleiner$
$g = 2 f$	→	$reell, umgekehrt, gleich gross$
$f < g < 2 f$	→	$reell, umgekehrt, gr o ¨ sser$
$g < f$	→	$virtuell, aufrecht, gr o ¨ sser$

$\frac{B}{G} = \frac{b}{g}$ : Bild- zu Gegenstandsgrösse.

Gegenstand bei $g = 5$ , Brennweite $f = 2$ .

MerkeZeichne immer eine Skizze mit zwei Strahlen.

Schritt 4

Musterbeispiel

Deck Schritt für Schritt auf und überlege dir jeden Schritt zuerst selbst.

Musterbeispiel

Licht fällt unter 5 0^{\circ} auf Wasser (n = 1, 33). Wie gross ist der Brechungswinkel?

Einfallswinkel $α = 5 0^{\circ}$ , gemessen zum Lot.

Wische auf der Grafik für den nächsten Schritt.

1
Snellius
Überlege zuerst selbst: Wie würdest du diesen Schritt machen?
2
Auflösen
…

Typische Fehler

✗
Winkel zur Oberfläche statt zum Lot messen.
✗
Totalreflexion beim Übergang Luft → Wasser erwarten (das geht nicht).
✗
Bei der Linsengleichung den Kehrwert am Schluss vergessen.

Prüfungstipp

Mach bei Optik immer eine Konstruktionsskizze mit Lot oder Hauptstrahlen. Sie zeigt dir sofort, ob dein Resultat plausibel ist.

Schritt 5

Üben

Unendlich viele Aufgaben. Nach drei richtigen in Folge wird es schwerer, bei Fehlern wieder leichter. Hinweise bekommst du schrittweise, nicht sofort die ganze Lösung.

Schritt 6

Prüfungsniveau

Aufgaben mit mehreren Teilaufgaben und Punkten, aufgebaut wie in der Passerelle. Du siehst sie mit einem kostenlosen Konto.

1 Aufgabe auf Prüfungsniveau

Projektor und Lupe

Mit einem Gratis-Konto siehst du die Aufgaben. Lösungswege gibt es im Abo.

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Danach: echte Prüfungen im Prüfungsarchiv.

Selbstcheck: Wie sicher bist du?

Sei ehrlich zu dir. Nur so zeigen wir dir, was du als Nächstes üben solltest.

Du wendest das Brechungsgesetz an.
Du erkennst, wann Totalreflexion auftritt.
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