Ihr dürftet gemerkt haben, dass das Lichtspektrum nur in einem ganz bestimmten Winkel erscheint, nur bei einer bestimmten Anordnung der drei Objekte. Das Licht geht nicht gerade durch das Prisma hindurch, sondern wird abgelenkt – man sagt auch gebrochen.
Doch wie kommt das? Was ist diese Lichtbrechung?
Um das zu klären, sehr euch das folgende Video an und bearbeitet die Aufgaben darunter.
Aufgabe 1: Was ist optische Dichte und was sind optische Medien?
Aufgabe 2: Zeichnet hier Einfallswinkel alpha 1, Ausfallswinkel alpha 1′ und Brechungswinkel alpha 2 ein. Markiert die Grenzfläche. Welches der beiden optischen Medien ist das dichtere?
Aufgabe 3: Vervollständigt die zwei Merksätze.
- Trifft Licht von einem optisch dünneren auf ein optisch dichteres Medium, wird es …
- Trifft Licht von einem optisch dichteren auf ein optisch dünneres Medium, wird es …
Und beim Prisma?
Beim Durchgang durch das Prisma wird das Licht zweimal gebrochen, einmal an jeder Grenzfläche.
Trifft der Lichtstrahl auf die Oberfläche des Prismas (Grenzfläche 1), wird er, da das Glas optisch dichter ist als Luft, zum Lot hingebrochen. Der reflektierte Anteil des Lichtstrahls wird in dieser Abbildung der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Der Einfallswinkel Alpha 1 ist größer als der Brechungswinkel Alpha 2. Auf der anderen Seite des Prismas [Grenzfläche 2) tritt der Lichtstrahl wieder hinaus. Dort wird er vom Lot weggebrochen, da das Licht vom optisch dichteren Medium Glas wieder ins optisch dünnere Medium Luft übergeht. Der Einfallswinkel Beta 1 ist kleiner als der Ausfallswinkel Beta 2. Das Licht wird also zweimal gebrochen. Deshalb kann man das Licht nur mit der schrägen Anordnung des Schirms im Versuch beobachten.
Licht unterschiedlicher Spektralfarben wird nun unterschiedlich stark beim Übergang vom optisch dichteren ins optisch dünnere Medium gebrochen. Macht man den Versuch mit zum Beispiel Licht der Spektralfarbe gelb, kann man den Verlauf des Lichts wie in der Abbildung beobachten. Nimmt man nun weißes Licht, dass alle Spektralfarben enthält, wird dieses in die Spektralfarben aufgebrochen.
Aufgabe 4: Ihr seht zum Beispiel in Abbildung 2, dass ein Teil des Lichts vom optisch dichteren Medium reflektiert wird und ein Teil eindringt. Wird das komplette Licht ausschließlich reflektiert, nennt man das Totalreflexion. Lest den folgenden Abschnitt durch und füllt folgenden Kurzsteckbrief zur Totalrefelxion aus.
Die Lichtbrechung und das Lichtspektrum sind Effekte, die von einigen Künstlern genutzt werden, um faszinierende Farbspiele zu erschaffen und von denen sie sich inspirieren lassen. Auf der nächsten Seite gibts dazu einige Beispiele.
Lights on! 