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Optik – Die Lehre des Lichtes 1. Lichtquellen: Natürliche Lichtquellen § Sonne (Durch die Kernfusion wird Licht abgegeben.) § Glühwürmchen (Biolumineszenz à Das Licht wird mit Hilfe von chemischen Substanzen erzeugt à Luciferin wird abgebaut, es entsteht Licht) § Tiefseefische (Anglerfisch,.. à Das Licht wird mit Hilfe von chemischen Substanzen erzeugt à Luciferin wird abgebaut, es entsteht Licht) Künstliche Lichtquellen § Glühbirne § Neonröhre § Leuchtstoffröhre § Laserlicht § Leuchtstäbe (chemische Lichtquelle) Glühlampe (siehe Blatt) Die Halogenlampe hat andere Füllgase. (Halogene: Prom, Jod, Fluor, Chlor) Die Füllgase verbinden sich mit dem verdampften Wolfram und setzen sich dann wieder ab. Vorteile: - Die Lebensdauer von Halogenlampen ist länger. - helleres Licht (höhere Temperaturen) Neonröhre Die elektrische Entladung führt dazu, dass Elektronen auf ein höhere Energieniveau gehoben werden, diese fallen sofort zurück à Energie wird in Form von Licht abgegeben. Gefüllt mit Xenon Die Leuchtstoffröhre ist mit Quecksilberdampf (und einigen Edelgasen) gefüllt. Der Leuchtstoffbelag ist aus Phosphor. Elektrischer Funken führt dazu, dass Quecksilberelektronen UV-Licht (für uns nicht sichtbar) abgeben, es fällt wieder zurück und wird durch den Phosphorbelag sichtbar. Vorteile: - Licht ist dem Tageslicht ähnlich (man empfindet es als natürlich) - hoher Wirkungsgrad (25 %) à deshalb kaum Wärmeabgabe - lange Lebensdauer (bis zu 3000 Betriebsstunden) Nachteil:
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ü Je höher die Frequenz, desto KÜRZER die Wellenlänge! ü Je kürzer die Wellenlänge, (höher die Frequenz), desto energiereicher ist die Strahlung. Mechanische Wellen benötigen ein Medium zur Ausbreitung: z.B. Meereswellen, Schallwellen Elektromagnetische Wellen benötigen kein Medium zur Ausbreitung: z.B. Lichtwellen, Radiowellen Zeichen für die Wellenlänge: Lambda (l) Bsp.: Ö3 à Frequenz (f) = 99,5 MHz = 99,5 * 106 HZ Ausbreitungsgeschwindigkeit v = 300 000 000 m/s v = l* f l= ? l = v/f = 3,015
Das Sonnenlicht besteht aus einem nichtsichtbaren und einem sichtbaren Anteil von Elektromagnetischen Wellen. Der nichtsichtbare Anteil: § ist Infrarotlicht (langwellig à Wellenlänge: 750 Nanometer, es ist energiearm à nicht schädlich und wird als Wärme wahrgenommen; Infrarotfilm à Wärme wird sichtbar gemacht) § und ultraviolettes Licht (kurzwelliger à Wellenlänge: 380 Nanometer, es ist energiereicher, es ist schädlich! à kann Sonnenbrand und Hautkrebs auslösen; die Ozonschicht dient dazu, dass nur ein geringer Teil der UV-Strahlung der Sonne unter die Atmosphäre kommt) und der sichtbare Anteil:
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300 Millionen m/s Schallgeschwindigkeit: 340 m/s Lichtjahr: Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurückliegt Licht breitet sich geradlinig nach allen Richtungen aus. Bsp.: Lochbildkamera (es dreht das Bild um) Die Lichtausbreitung wird auch im technischen Bereich genutzt: Lichtwellenleiter (Glasfasern) werden zur Datenübertragung verwendet. Vorteil, wenn man Daten mit Licht überträgt: es funktioniert sehr schnell Lichtquelle (1) sendet einen Lichtstrahl aus, Lichtstrahl wird an der Wand der Glasfaser immer wieder reflektiert, am Ort 2 hat man einen Empfänger, der das Licht wieder in Strom umwandeln muss. à Lichtquelle wandelt elektrischen Impuls in Lichtimpuls um. Es kann eine Leuchtdiode (LED à light emitting diode) oder eine Laserdiode sein.
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4. Die Farben Arbeitsauftrag: Farbmischung http://www.physicsnet.at/physik/fmischung.htm Farben der Körper
Mit 3 Farben kann man alle Farbtöne machen: Rot Grün und Blau à Grundfarben
5. Das Auge Arbeitsblatt: Grundaufbau des Auges
- Hornhaut: Durchsichtig, trägt zur Lichtbrechung bei - Regenbogenhaut: enthält Farbpigmente, sie regelt den Lichteinfall (dunkel: sie zieht sich auseinander, hell: sie zieht sich zusammen) - Linse: sorgt für die Lichtbrechung - Zilliarmuskeln: sind um die ganze Linse angebracht, sie verändern den Krümmungszustand der Linse - Glaskörper: Mit einer Gallertartigen Flüssigkeit gefüllt, es findet auch eine Lichtbrechung statt - Netzhaut: enthält die Sinneszellen, die Licht wahrnehmen können - Aderhaut: ist mit Blutgefäßen durchzogen, dient der Ernährung des Auges - Lederhaut: gibt dem Auge Festigkeit - Blinder Fleck: dort sieht man nichts, weil dort der Sehnerv die Reize ableitet - Gelber Fleck: dort sieht man am schärfsten - Sehnerv: leitet Reize weiter zum Gehirn - Augenmuskeln: können die Augen drehen Der Sehvorgang Licht fällt auf die Netzhaut, darauf hin zerfällt so genannter Sehfarbstoff in den Lichtsinneszellen. Dann erzeugt die Zelle ein elektrisches Signal. Dieses wird zum Sehnerv weitergeleitet. Der Sehnerv leitet diesen Reiz ans Gehirn weiter. Das Gehirn wandelt den elektrischen Reiz in eine Bildwahrnehmung um. Dieses Bild wird auch noch umgedreht. Das rechte Auge leitet Information an die linke Gehirnhälfte weiter, das linke an die rechte.
Die Lichtsinneszellen: Es gibt Stäbchen und Zapfen.
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Die Zapfen
sind für die Farbwahrnehmung zuständig: Die Stäbchen sind empfindlicher. Farbenblindheit: eine Zapfenart funktioniert nicht Das Scharfe Sehen Linsenkrümmung wird durch Zilliarmuskeln verändert, damit hier ein scharfes Bild entsteht. Diese Anpassung wird Akkommodation genannt (Anpassung der Linse an die Gegenstandsweite). Je näher ein Gegenstand da ist, umso stärker muss die Linse gekrümmt sein.
Nähe:
Kurz- und Weitsichtigkeit Weitsichtigkeit (man sieht auf die Nähe schlecht): Augapfel ist zu kurz, der Blickpunkt liegt hinter der Netzhaut à Korrigiert wird mit Sammellinse Kurzsichtigkeit (man sieht auf die Ferne schlecht): Augapfel ist zu lang, der Blickpunkt liegt vor der Netzhaut innerhalb des Augapfels à Korrigiert wird mit Zerstreuungslinse Dioptrie à eine Maßeinheit für die Brechkraft einer Linse.
Beispiel: D = 2 dpt f = ? D = 1/f f = 1/D = ½ = 0,5m = 50 cm
D = 4 dpt f = ?
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