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Testbericht
Physik

Universität, Schule

Friedrich-List-Gymnasium

Note, Lehrer, Jahr

2009

Autor / Copyright
Christoph L. ©
Metadaten
Format: pdf
Größe: 0.37 Mb
Ohne Kopierschutz
Bewertung
sternsternsternsternstern_0.5
ID# 9005







, 9a

Protokoll zum Physik-Praktikum am 17.06.08

 

Experimentierende:

, Fabian Vogel

 

Erstes Thema:

                Reflexion am ebenen Spiegel

 

Ziel:

                Wie wird ein Lichtstrahl um-/abgelenkt, wenn er auf einen ebenen Spiegel trifft?

                Sind Einfalls- und Ausfallswinkel des Lichtbündels identisch?

 

Materialliste:

1 Profilschiene, 4 Klemmschieber, Paar Schienenfüße, 2 Experimentierkabel, Optikleuchte, Kondensor mit Blenden-/Diahalter, Einspalt/Dreispaltblende, Spiegel (plan), Tisch für Strahlengänge, Stromversorgung (12 V)

 

Versuchsaufbau:

 

Durchführung:

Zuerst wird die Profilschiene mit den Schienenfüßen verbunden und anschließend die Klemmschieber, wie auf dem Versuchsaufbau aufgezeigt, zusammen mit der Optikleuchte auf der Schiene angebracht. Der Kondensor mit  aufgestecktem Blenden- und Diahalter, wie auch der Tisch für Strahlengänge, werden an ihrer bestimmten Position angebracht. Hierbei sind auf die  genauen Abstände zu achten, die man aus der Darstelllung entnehmen kann. Danach wird die Schlitzblende mit der Seite auf der nur ein Schlitz zu sehen ist  von oben in den Blenden- und Diahalters des Kondensors eingeführt.

Nun wird die Optikleuchte mit der Stromversorgung (12 V) verbunden und auf dem Optiktisch der Verlauf des Lichtbündels beobachtet. Das Lichtbündel sollte genau entlang der Tischmitte verlaufen, deshalb müssen gegebenenfalls die Abstände der einzelnen Komponenten geringfügig korrigiert oder die Optikleuchte gedreht werden.

Anschließend wird der Planspiegel auf seine vorgegebene Position gestellt und entlang des Skalenbereichs des Tisches ausgerichtet, sodass er senkrecht zum einfallenden Lichtbündel steht. Dann werden die Auswirkungen auf Tisch beobachtet. Danach wird der Spiegel nach beiden Seiten gedreht, dass das Lichtbündel in einem  Winkel von 15°, 30° und 45° zum Lot auf dem Spiegel auftrefft. Zum Schluss beobachtet man den Verlauf der reflektierten Lichtbündel, und ermittelt zu jedem einfallenden Lichtbündel den Winkel des reflektierten Lichtbündels.

 

Beobachtung:

Solange nur die Optikleuchte eingeschaltet ist verläuft das Lichtbündel geradlinig entlang des Skalenbereiches. Setzt man nun den Planspiegel auf seine Position, sodass er senkrecht zu den einfallenden Lichtbündeln steht, so erkennt man kein reflektiertes Lichtbündel. Erst wenn der Spiegel gedreht wird und auf die verschiedene Winkel eingestellt ist, kommen die reflektierten Lichtbündel zum Vorschein. Hierbei sind die Winkel des einfallenden Lichtbündels genauso groß, wie die entsprechenden Winkel der reflektierten Lichtbündeln.

 

Auswertung:

Solange noch kein Spiegel auf dem Tisch steht kann das Lichtbündel auch noch nicht reflektiert werden. Erst wenn der  Spiegel in der Ausbreitungsrichtung des Lichtbündels liegt kann er das Lichtbündel reflektieren. Da am Anfang das Lichtbündel senkrecht auf den Spiegel auftrifft wird es in den gleiche Richtung reflektiert, deshalb kann man es nicht erkennen. Dreht man nun den Spiegel so ist der Winkel vom Lot zum einfallenden Lichtbündel so groß wie der entsprechende vom Lot zum reflektierten Lichtbündel. Daraus bestätigt sich die Vermutung, dass der Einfallswinkel so groß wie der Reflexionswinkel ist.

 

Einfallswinkel    =   Reflexionswinkel (Ausfallswinkel)

 

Zusätzliche Fragen:

           

Welche Eigenschaften muss ein Material haben, wenn es Lichtbündel reflektieren soll?

·         Die Oberfläche sollte möglichst glatt und glänzend sein, ohne raue Stellen. Die Fläche darf jedoch gewölbt sein.

 

Wie muss ein Lichtbündel auf den ebenen Spiegel fallen, wenn es in die gleiche Richtung aus der es einfällt, reflektiert werden soll?

·         Sodass das Lichtbündel in gleiche Richtung reflektiert, wird muss das Lichtbündel genau entlang des Einfallslotes einfallen.

 

Wie wird ein Lichtbündel reflektiert, das nicht senkrecht auf die Oberfläche des Spiegels fällt?

·         Der Winkel zwischen einfallendem Lichtbündel und Lot ist genauso große    wie der Winkel zwischen reflektiertem Lichtbündel und Lot. Also wird das Lichtbündel im gleichen Winkel reflektiert, wie das Lichtbündel auf den Spiegel auftrifft.

 

In welchem Winkel zum Lot auf die Spiegeloberfläche werden Lichtbündel reflektiert, wenn sie in Winkeln von 15°, 30° und 45° zum Lot auf die Spiegeloberfläche einfallen?

·          Ein Lichtbündel das mit einem Winkel von 15° zum Lot einfällt, wird auch wieder mit 15° zum Lot reflektiert. Fällt es mit 30° oder 45° zum Lot ein so wird das Lichtbündel entsprechen mit 30° oder 45° zum Lot reflektiert.

 

In welchem Verhältnis stehen der Einfalls- und der Ausfallswinkel eines Lichtbündels beim ebenen Spiegel zueinander?

·         Der Einfallswinkel ist bei einem Lichtbündel das auf einen eben Spiegel fällt, genauso groß wie der Ausfallswinkel (Reflexionswinkel).

 

Einfallswinkel   =   Ausfallswinkel (Reflexionswinkel)

 

Zweites Thema:

                Reflexion am Wölbspiegel

 

Ziel:

Wie wird ein Lichtstrahl abgelenkt, wenn er auf einen gewölbten Spiegeltrifft?

Sind Einfalls- und Ausfallswinkel des Lichtbündels wieder identisch?

 

Materialliste:

1 Profilschiene, 4 Klemmschieber, Paar Schienenfüße, 2 Experimentierkabel, Optikleuchte, Kondensor mit Blenden-/Diahalter, Einspalt/Dreispaltblende, Wölb-/Hohlspiegel, Tisch für Strahlengänge, Stromversorgung (12 V)

 

Versuchsaufbau:

Durchführung:

Zuerst werden die Schienenfüße an die Profilschiene angesteckt. Dann werden die Klemmschieber, wie in dem Versuchsaufbau dargestellt zusammen mit dem Kondensor mit aufgestecktem Blenden- und Diahalter, der Optikleuchte und des Tisches für Strahlengänge, auf der Profilschiene angebracht, wobei es wieder sehr wichtig ist, die genauen Abstände einzuhalten. Anschließend schiebt man die Schlitzblende mit der Seite auf der drei Schlitze zu sehen sind von  oben in den Blenden- und Diahalters des Kondensors.

Nun wird die Optikleuchte mit der Stromversorgung  (12 V) verbunden und den Verlauf der Lichtbündel auf dem Tisch betrachtet. Damit die Lichtbündel parallel zueinander und entlang des Skalenbereiches des Tisches verlaufen, muss die Leuchte gegebenenfalls ein bisschen gedreht oder die Position des Kondensors korrigiert werden.

Anschließend wird der Wölbspiegel zunächst mit nach innen gerichteter Wölbung als Hohlspiegel  so in die Mitte des Skalenbereiches des Tisches gestellt, dass das mittlere Lichtbündel so reflektiert wird, wie es eingefallen ist. Dann werden  die Auswirkungen auf die anderen Lichtbündel auf dem Tisch beobachtet. Danach wird der Spiegel mit nach außen gerichteter Wölbung  als Wölbspiegel  auf die gleiche Art in die Mitte des Skalenbereiches des Tisches gestellt und mit der Hand ein Stück ach vorne gekippt. Nun beobachtet man wieder die Auswirkungen auf die Lichtbündel  auf dem Tisch.

 

Beobachtung:

Solange nur die Optikleuchte eingesteckt ist ohne dass sich ein Spiegel auf dem Tisch befindet verlaufen die Lichtbündel geradlinig über den Tisch. Stellt man den Wölbspiegel nun zunächst mit nach innen gewölbter Seite auf den Tisch, so verlaufen die einfallenden Lichtbündel nach der Reflexion zusammen. Ausgenommen dem mittleren Lichtbündel der wieder auf gleichem Wege zurückläuft. Die reflektierten Lichtbündel treffen sich dann in einem bestimmten Punkt. Sie sind also konvergierende Lichtbündel. Dreht man den Spiegel nun um, sodass die Wölbung nach außen zeigt, so laufen die reflektierten Lichtbündel auseinander. Sie sind divergierende Lichtbündel.

 

Auswertung:

Die äußeren Lichtbündel laufen, wenn der Wölbspiegel mi t der Wölbung nach innen dasteht,  nach der Reflexion zusammen, da sie sich laut dem Reflexionsgesetz reflektieren. Sie sind konvergierende Lichtbündel. Das dazu nötige Lot wird auf einem Teilstück der Wölbung angebracht, wie es auch auf der Skizze zu sehen ist. Die reflektierten Lichtbündel treffen sich dann im Brennpunkt und die Lote treffen sich im Mittelpunkt. Dreht man den Spiegel nun um, sodass die Wölbung nach außen zeigt, so laufen die Lichtbündel nach dem gleichen Gesetz auseinander. Man nennt sie dann divergierende Lichtbündel.  Das Lot bildet sich wieder auf die gleiche Weise. 

 

 

 

Zusätzliche Fragen:

           

            Wie muss ein Material beschaffen sein, wenn es Lichtbündel reflektieren soll?

·         Die Oberfläche sollte möglichst glatt und glänzend sein, ohne raue Stellen. Die Fläche darf jedoch gewölbt sein.

 

Können Lichtbündel auch von einem gekrümmten Spiegel reflektiert werden?

·         Lichtbündel können auch auf einem gekrümmten Spiegel reflektiert werden, sie laufen dann entweder auseinander oder zusammen.

 

Welche Unterschiede zur Reflexion an ebenen Spiegeln treten auf?

·         Im Gegensatz zu einer Reflexion von mehreren parallelen Lichtbündel auf einem ebenen Spiegel laufen bei einem  gewölbten Spiegel die Lichtbündel nach der Reflexion je nach Wölbung entweder zusammen oder auseinander.

 

Wie werden Lichtbündel reflektiert, die parallel zur optischen Achse (gedachte geradlinige Verbindung durch die Mittelpunkte optischer Elemente in einem Aufbau) auf einen Hohlspiegel treffen?

·         Die parallelen Lichtbündel laufen nach dem Auftreffen auf den Hohlspiegel und nach der Reflexion zusammen. Es sind dann konvergierende Lichtbündel.

 

Wie werden Lichtbündel reflektiert, die parallel zur optischen Achse auf einen Wölbspiegel treffen?

·         Die parallelen Lichtbündel laufen nach der Reflexion auf dem Wölbspiegel auseinander. Es sind dann divergierende Lichtbündel.


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