Realschule 2. Physikschulaufgabe Klasse 7 I RP_A0115 **** Lösungen 3 Seiten (RP_L0115) 1 (3) www.mathe-physik-aufgaben.de Thema: Optik 1.0 Lichtausbreitung 1.1 Warum sehen wir Gegenstände, auch wenn sie selbst kein Licht aussenden? 1.2 Gib zwei wesentliche Eigenschaften des Lichts an. 1.3 Die Lichtausbreitung stellt man in der Optik modellhaft in Form von Lichtstrahlen dar. Wie wird ein Lichtstrahl auf dem Papier gezeichnet? 1.4 Welches sind 1 Lichtquellen, welches sind 2 beleuchtete Körper? Schreibe die richtige Ziffer in die Kreise. Sonne Autoscheinwerfer Fahrradrückstrahler LCD-Uhr Mond brennende Kerze Kometen Sterne Mars 1.5 Gib je drei Stoffe / Körper an mit den Eigenschaften: undurchsichtig: durchscheinend: durchsichtig: 1.6 Nenne zwei Himmelskörper die selbst leuchten und zwei, die nicht selbst leuchten. selbstleuchtend: nicht selbstleuchtend:
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Realschule 2. Physikschulaufgabe - mathe-physik … · 1.6 Nenne zwei Himmelskörper die selbst leuchten und zwei, die nicht selbst leuchten. selbstleuchtend: nicht selbstleuchtend:
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2.1 Ein Gedicht von Theodor Storm trägt den Titel „Mondlicht“.Was Ist physikalisch unter „Mondlicht“ zu verstehen?
2.2 Zeichne in die folgende Skizze die Erde, die Schattenbereiche und die Randstrahlenein, die bei einer Sonnenfinsternis auftreten können. Beschrifte die Skizze.Erkläre den Unterschied zwischen einer totalen und einer partiellen Sonnenfinsternis.
2.3 Kreuze richtig an. Eine totale Sonnenfinsternis tritt nur auf bei
Neumond zunehmendem Mond
Vollmond abnehmendem Mond
2.4 Erkläre mit Hilfe einer Skizze und kurzer Beschreibung, warum eine totale Sonnen-finsternis nur auf einem kleinen Fleck der Erde sichtbar ist.
2.5 Die beiden punktförmigen Lichtquellen L1 und L2 strahlen eine Platte an. Dabeientstehen auf einem Schirm die unten skizzierten Schattenbereiche. Bestimmezeichnerisch (durch Eintragen der Randstrahlen) die Lage der Platte.
2.1 In welcher Zeit dreht sich die Erde einmal um ihre eigene Achse?
In welcher Zeit umkreist die Erde einmal die Sonne?
2.2 Bei welcher Mondphase ist der Mond
nicht zu sehen?
im Ganzen zu sehen?
2.3 Unter welchen Bedingungen kann eine totale Mondfinsternis beobachtet werden?Fertige eine Skizze an aus der die Stellung von Sonne, Mond und Erde hervorgeht.Die Schattenzonen und Randstrahlen müssen erkennbar sein.
2.4 Harte Schatten entstehen durch eine
2.5 In einem Versuchsaufbau strahlen zwei punktförmige Lichtquellen einen undurch-sichtigen Gegenstand an. Konstruiere das Schattenbild bis zum Schirm.Kennzeichne und beschreibe die verschiedenen Schattenbereiche.
2.1 Eine punktförmige Lichtquelle beleuchteteinen Körper. Sein Schatten fällt auf einen Schirm. Kreuze Richtiges an.Das Schattenbild wird kleiner, wenn man:
Die Lichtquelle zum Körper hin verschiebt
Die Lichtquelle vom Körper weg verschiebt
Den Körper zum Schirm hin verschiebt
Den Körper zur Lichtquelle hin verschiebt
Den Schirm vom Körper weg verschiebt
Den Schirm zum Körper hin verschiebt
2.2 Zeichne in die folgende Skizze die beiden punktförmigen Lichtquellen ein, die den gegebenen Schattenbereich erzeugen. Ergänze die Randstrahlen, benenne dieSchattenzonen.
2.3 Überprüfe den Wahrheitsgehalt folgender Aussagen. Schreibe W für eine wahreAussage und F falls die Aussage falsch ist.
Bei Vollmond wird die halbe Mondoberfläche von der Sonne angestrahlt
Bei Neumond wird die Mondoberfläche von der Sonne nicht angestrahlt
Bei Halbmond wird die Mondoberfläche von der Sonne nicht angestrahlt
Bei einer Sonnenfinsternis steht der Mond zwischen Erde und Sonne
Bei einer Mondfinsternis steht die Erde zwischen Sonne und Mond
Eine Mondfinsternis kann sich bei Neumond ereignen
2.3 Anton, Berta und Emma gehen abends am Kirchberg in Helmbrechts spazieren.Dort steht ein runder Turm, der von zwei Scheinwerfern S angestrahlt wird.Ergänze in der folgenden Zeichnung die Schattenbereiche, benenne sie und gib an,wer von den drei Personen am stärksten und wer am schwächsten beleuchtet wird.
2.4. Beschreibe mit Hilfe einer Zeichnung, welche Konstellation Sonne, Erde und Mondhaben müssen, damit eine partielle Mondfinsternis beobachtet werden kann.
1.1 Wie lautet das Reflexionsgesetz für ebene Spiegel? Erstelle zur Erklärung einevollständig beschriftete Zeichnung.
1.2 Je nach Lage von (ebenem) Spiegel, Gegenstand und Beobachter kann dasSpiegelbild von einem Gegenstand vertauscht sein. Kreuze an.O links und rechts, oderO vorn und hinten, oderO oben und unten
1.3 Zeichne alle Lichtstrahlen,die von der punktförmigenLichtquelle L ausgehen undzum Punkt A gelangen.(siehe Zeichnung rechts).
2.1 Die folgende Zeichnung stellt den Verlauf eines Lichtstrahls von einem optischenMedium in ein anderes dar. Vervollständige die Zeichnung und nenne diephysikalischen Folgerungen, die sich aus dem Verlauf des Lichtstrahls ergeben.
2.2 Es wurde bei verschiedenen Materialien die Abhängigkeit des Brechungswinkels αvom Einfallswinkel δ untersucht. Hierbei ergab sich folgendes Diagramm.Erläutere, was sich anhand des Diagramms ablesen lässt.Wie verhält sich ein Lichtstrahl beim Übergang von Diamant in Glas? (Begründung).
2.1 Beim Durchgang eines Lichtstrahls durch die Grenzschicht zweier Medien erhältman den Brechungswinkel 30α < ↓ . Der Einfallswinkel ist 55 < ↓ .Berechne mit Hilfe der Halbsehnenmethode die Brechzahl n.
2.2 Überprüfe den Wahrheitsgehalt folgender Aussagen. Schreibe W für eine wahreAussage und F falls die Aussage falsch ist.
Beim Übergang ins optisch dünnere Medium kann Totalreflexion auftreten.
Mit wachsendem Einfallswinkel wird der Brechungswinkel kleiner.Die Lichtgeschwindigkeit ist in Glas höher als in Luft.Der Wert einer Brechzahl hängt von den optischen Medien ab
Beim Grenzwinkel der Totalreflexion beträgt der Brechungswinkel 90°
3.1 Was versteht man unter dem Begriff „kontinuierliches Spektrum“?Wodurch kann es sichtbar gemacht werden?
3.2 Was versteht man unter dem Begriff „monochromatisches Licht“?Mehrere Antworten sind möglich.O weißes Licht.O Licht einer bestimmten Wellenlänge.O Licht einer Mischfarbe.O Licht mit einer Spektralfarbe.O Einfarbiges Licht, das sich mit einem Glasprisma weiter zerlegen lässt.
3.3 Kreuze wahre Aussagen an.O Infrarot ist eine der Spektralfarben.O Ultraviolettes Licht hat die höchste Frequenz im Spektrum.O Braun ist eine Spektralfarbe mit niedriger Wellenlänge.O Weißes Licht ist ein Mischlicht.O Das Auge des Menschen kann UV-Licht wahrnehmen.
2.1 Was versteht man unter Lichtbrechung?Unter welchen Voraussetzungen tritt sie auf?
2.2 Ein Lichtstrahl trifft im Punkt A auf die ruhige Oberfläche in einem wassergefülltenBecken. Der Beckenboden ist verspiegelt. Zeichne sauber und genau den Verlaufdes Lichtwegs. Einfallswinkel: 30°; Brechungswinkel: 22°
2.3 Ergänze zeichnerisch den Strahlenverlauf durch die planparallele Glasplatte füreinen Brechungswinkel 35α < ↓ .Arbeite sauber und genau. Wie groß ist die Parallelverschiebung a des Lichtstrahls beim Durchgang durch dieplanparallele Glasplatte (lies aus deiner Zeichnung ab)?
1.1 Emma steht vor Ihrem Garderobenspiegel. Ihr Spiegelbild das sie betrachtet, zeigtsie vom Hut, den sie auf dem Kopf trägt, bis zu ihren Knien.Emma entfernt sich nun 2 m vom Spiegel, sie sieht sich aber noch genauso darin.Wie ändert sich ihr Spiegelbild? Gib eine Begründung.
1.2 Wo muss man auf dem Tisch einenSpiegel platzieren, damit man denGegenstand G vollständig sieht?Wie lang muss der Spiegelmindestens sein?Ergänze die Zeichnungentsprechend.
1.3 Im abgebildeten grauen Kasten ist einSpiegel angebracht.Ergänze den Strahlenverlauf undzeichne eine mögliche Positiondes Spiegels ein.Hinweis:Einfallender und reflektierter Strahlhaben einen Winkel von 90°.
2.2 In einem Versuch geht Licht von Luft in Glas über. Die Einfallswinkel δ und diezugehörigen Brechungswinkel α wurden gemessen und in folgender Tabelle notiert.
3.1 Was ist der Grund dafür, dass weißes Licht beim Durchgang durch ein Prismain seine farbigen Anteile aufgefächert wird?
3.2 Welche Farben / Strahlen sind nicht mit dem bloßen Auge wahrnehmbar?
3.3 Wie können die nicht-sichtbaren Farben aus 3.2 nachgewiesen werden?
3.4 Welcher bedeutende Mathematiker und Naturwissenschaftler des 17. Jahrhundertszerlegte das Sonnenlicht an einem Glasprisma und wies damit nach, dass sichSonnenlicht in eine Vielzahl von Einzelfarben zerlegen lässt?
Bild von einer Personbetrachtet werden können. Direkt kann die Person dasBild nicht sehen weil einSchrank dazwischen steht. Konstruiere mit dem Geodreieckdie Lage und die Größe einesSpiegels die er mindestenshaben muss damit das Bildvollständig sichtbar wird.
1.2 James möchte sich in einem Spiegel vollständig betrachten können.Zeichne den Strahlengang, die Lage und die Mindestgröße des Spiegels ein.Hinweis: Um das Ergebnis möglichst eindeutig zu bekommen, wurde eine senkrechte Linie a mit einem Punktals Augenhöhe von James eingezeichnet. Gehe bei der Konstruktion des Strahlengangs von diesersenkrechten Linie aus.
Welche Höhe hat derSpiegel, wenn James186 cm groß ist?
Wie weit steht James vom Spiegel weg,wenn er sein Spiegel-bild in 3,20 mEntfernung sieht?
Sieht sich James immer noch vollständig im Spiegel, wenn er 2 m zurück tritt?
2.1 Ein dünnes Lichtbündel geht von Luft in Bleikristall (n 2< ) über. Der Einfallswinkelbeträgt 50δ < ↓ . Wie groß ist der Brechungswinkel α ?Löse die Aufgabe mit Hilfe der Halbsehnenmethode.
2.2 Berechne die Ausbreitungsgeschwindigkeit 1c von Licht im Bleikristall (n 2< ).
2.3 Kann ein Lichtstrahl folgenden Verlauf haben?Falls ja, dann setze ein L für Luft und G für Glas an die richtige Seite;Falls nein, schreibe N in die Zeichnung.
Erscheint uns die Oberfläche eines Körpers weiß, so absorbiert sie viel Licht.
Erscheint uns die Oberfläche eines Körpers schwarz, so absorbiert sie viel Licht.
Um in die Weite sehen zu können, sendet unser Auge Sehstrahlen aus.
Trifft ein Lichtstrahl auf einen Gegenstand, so kann er von seinem geradlinigenWeg abweichen.
Der Lichtstrahl ist unsichtbar.
Wir nehmen Gegenstände mit unserem Auge immer wahr, wenn unsere Augen aufden Gegenstand gerichtet sind.Lichtstrahlen treten in der Natur auf.
In der Natur kommen nur Lichtbündel vor.
Lichtstrahlen sind eine Modellvorstellung.
Das Reflexionsgesetz besagt: Der Einfallswinkel ist größer als der Ausfallwinkel.
Das Reflexionsgesetz besagt: Der Ausfallswinkel ist genauso groß wie derEinfallswinkel.
Das Reflexionsgesetz besagt: Einfallswinkel und Ausfallswinkel liegen in einergemeinsamen Ebene.
Die Reflexion des Lichts an einer rauen Oberfläche wird „diffus“ genannt.
Glas ist optisch dünner als Luft.
Ein Lichtstrahl wird vom Lot weggebrochen, wenn er vom optisch dichteren Mediumin ein optisch dünneres gelangt.
Ein Lichtstrahl wird zum Lot hin gebrochen, wenn er vom optisch dünneren Mediumin ein optisch dichteres gelangt.Ein Lichtstrahl wird vom Lot weggebrochen, wenn er vom optisch dünnerenMedium in ein optisch dichteres gelangt.Licht besteht aus kleinsten Teilchen, jedoch ohne Masse.
Die Aufspaltung des Sonnenlichts in ein Farbspektrum wird Absorption genannt.
Je größer die Wellenlänge einer Spektralfarbe, umso geringer ist ihre Brechung.
Grün hat eine kleinere Wellenlänge als rot.
UV-Licht liegt im nicht-sichtbaren Bereich; wir nehmen dieses Licht alsWärmestrahlung wahr.
Dispersion ist der physikalische Begriff für die Zerlegung von Sonnenlicht in seinFarbspektrum an einem Prisma.
1.1 Ebener Spiegel:Warum erscheinen uns die Spiegelbilder von Gegenständen im Allgemeinen kleinerals das Original, obwohl doch das Spiegelbild genau so groß ist wie der Gegenstand?
1.2 Unter einer Abdeckung ist ein Spiegel angebracht. Abdeckung
Zeichne den Strahlenverlauf bis zum Spiegelund konstruiere mit dem Geodreieck seine Lage.Die Länge des Spiegels ist frei wählbar.
1.3 Mit einer Laser-Wasserwaage sollen die beiden Stangen S1 und S2 anvisiert werden. Das Licht vom Laser L soll an einem Spiegel, der an der Wand befestigt wird,reflektiert werden, weil das direkte Anstrahlen nicht möglich ist. Der Spiegel ist in dergegebenen Zeichnung 2 cm lang. Konstruiere den Strahlenverlaufund zeichne den Spiegel an derWand so ein, dass die beidenSäulen (über den Spiegel) mitdem Laser angestrahlt werdenkönnen.
2.1 Robinson möchte mit seinem Speerim 1m tiefen aber ruhigen Wassereiner Lagune auf Fischfang gehen.Ein Fisch, den er am Meeresbodensieht, soll in seiner Bratpfanne enden.Robinson wirft einen Speer in Blick-richtung zum Fisch ins Wasser.Zeichne den Fisch dort ein, wo er sicha) tatsächlich aufhältb) scheinbar befindet Brechungswinkel Luft-Wasser: 30°c) Welchen Vorteil hätte Robinson
gehabt, wenn er mit einer Laser- harpune auf Fischfang gehen
könnte?
2.2. Auf einen halbzylindrischen Glaskörperfallen drei schmale Lichtbündel so,dass sie sich genau im Mittelpunktder Kreislinie treffen.
Skizziere jeweils den Verlauf derLichtbündel im und außerhalb desGlaskörpers.Begründe dein Ergebnis.
1.1 Ein Stall und ein Silo werden von zwei Leuchten angestrahlt. Kennzeichne (mitBeschriftung und Farbe) die Stellen an der Stallwand, die am hellsten und dieStellen, die am dunkelsten sind.
1.2 An einer Wand des Zimmers hängt ein Spiegel.a) Bestimme zeichnerisch den Raumausschnitt, den eine Person A im Spiegel einsehen kann (markiere ihn farbig).b) Wie müsste der Spiegel mindestens verlängert werden, damit die Person A
auch die Vase sehen kann? Zeichne die notwendigen Randstrahlen ein.
1.3 Im Verlauf einer Gerichtsverhandlung legt der Verteidiger des Angeklagten A eineSkizze vor, aus der ersichtlich sein soll, dass Herr A vom Polizisten P beimAufbrechen eines Fahrzeugs überhaupt nicht gesehen werden konnte.Widerlege oder bestätige mit Hilfe der Zeichnung die Ansicht des Verteidigers.
Es war dem Polizisten P möglich, in der spiegelnden Schaufensterscheibe denAngeklagten A zu sehen.
2.0 Brechung, Totalreflexion
2.1 In nebenstehender Zeichnung ist derVerlauf eines Lichtstrahls für einMedienpaar M1/M2 dargestellt.
Welches Medium ist das optisch dichtere?Begründung angeben.
2.2 Vervollständige den Strahlenverlauf innebenstehender Zeichnung für 45δ < ↓
Wie wird ein Lichtstrahl durch eineplanparallele Platte abgelenkt?
Nenne drei Beispiele aus dem Alltagfür eine planparallele Platte.
2.3 Konstruiere den Weg eines Lichtstrahls, der von links mit dem Einfallswinkel1 40δ < ↓ im Punkt A auf ein Glasprisma trifft. Die weiteren Winkel für den Lichtweg
sind: 1 2 225 ; 35 ; 58α < ↓ δ < ↓ α < ↓ .
Was versteht man unter dem Begriff: „brechender Winkel am Prisma“?
Gib die Größe der Gesamtablenkung χ an und trage diesen Winkel in dieZeichnung ein.
1. Konstruiere das Bild B des gegebenen Pfeils G mit Hilfe der drei Hauptstrahlen.Ergänze und beschrifte deine Zeichnung vollständig. Arbeite sauber und genau.
2. Wie verhalten sich die Hauptstrahlen der Lichtquelle beim Durchgang durch eineSammellinse?
3. Welche Einschränkungen müssen gemacht werden, damit der Strahlenverlauf inAufgabe 2 gilt?
4. Was versteht man unter Brennpunkt, was unter Brennweite einer Sammellinse?
5. Nachfolgend sind mehrere Linsenformen im Schnitt dargestellt.
a) Welche Linsentypen wirken als Sammellinsen, welche als Zerstreuungslinsen?
Sammellinsen Nr.:
Zerstreuungslinsen Nr.:
b) Weise jeder Linsenform den richtigen Begriff zu: plankonvex, plankonkav, bikonvex, bikonkav, konkavkonvex, konvexkonkav
1: 2: 3:
4: 5: 6:
7:
6. Ein achsenparalleles Lichtbündel trifft auf eine symmetrische Bikonvexlinse. IhreBrennweite ist f 3,5 cm< . Zeichne den Verlauf des Lichtbündels vor und hinter derLinse. Für die Zeichnung soll das Lichtbündel 4 cm breit sein
4. Konstruiere das Bild des Gegenstandes (Pfeil). Die Brennweite der symmetrischenSammellinse ist 3,0 cm. Benenne die verwendeten Strahlen.
5. Ein 1,0 cm hoher Gegenstand G steht 2,5 cm vor einer Sammellinse derenBrennweite 4,0 cm. ist. Konstruiere das Bild von G mit Hilfe von Parallelstrahl,Mittelpunktstrahl und Brennpunktstrahl. Gib die Bildweite b sowie die Bildgröße Bdurch messen der entsprechenden Längen an.
Bildweite: b <
Bildgröße: B <
Kreuze die richtige Antwort zu obiger Konstruktion an.O Das Bild B ist reellO Das Bild ist virtuell
1.0 Gegeben ist eine Sammellinse mit der Brennweite f 3,0 cm< .
1.1 Zeichne die Abbildung eines 2,0 cm hohen Gegenstandes (Pfeil) durch dieseSammellinse. Die Gegenstandsweite beträgt 5,0 cm.Beschrifte deine Zeichnung vollständig.
1.2 Gib drei wesentliche Eigenschaften des entstandenen Bildes an.
1.3 Miss aus der Zeichnung die Bildweite und die Bildgröße ab und gib die Werte an.
Bildweite: Bildgröße:
2.1 Benenne vier Unterschiede zwischen Konvex- und Konkavlinsen.
Konvexlinsen Konkavlinsen
Linsentyp
Bauform
Verlauf derLichtstrahlen
Brennpunkte
2.2 Unter welcher Bedingung erhält man bei der Abbildung durch eine Sammellinseein virtuelles Bild? Nenne dazu ein Beispiel aus dem Alltag.
3.0 Ein achsenparalleles Lichtbündel trifft auf eine symmetrische Linse. Ihre Brennweiteist f 3,5 cm< , .
3.1 Um welche Art von Linse handelt es sich in diesem Fall?
3.2 Skizziere eine entsprechende Linse mit ihren Brennpunkten. Zeichne den Verlaufdes Lichtbündels vor und hinter der Linse.Für die Zeichnung soll das parallele Lichtbündel 3 cm breit sein.
4. Welche Linsentypen kann man verwenden, wenn ein Parallellichtbündel konvergentverlaufen soll? Benenne die Linsentypen genau.
5.1 Welchen Einfluss hat der Krümmungsradius der Linsenoberfläche auf die Brenn-weite einer Sammellinse?
5.2 Zwei maßlich identische Linsen haben unterschiedliche Brennweiten.Woran kann dies liegen? Welche der beiden Linsen hat die kleinere Brennweite?
5.3 Eine Lupe kann auch als Brennglas eingesetzt werden. Erkläre!
1.0 Mit Hilfe einer dünnen Konvexlinse ( f 2,5 cm< ) soll ein 1,5 cm hoher Gegenstand(Pfeil) auf einem Schirm vergrößert abgebildet werden.
1.1 Wo muss sich der Gegenstand in Bezug zur Linse befinden?
1.2 Zeichne den Strahlenverlauf (zwei Hauptstrahlen genügen) und beschrifte deineZeichnung ausreichend.
1.3 Gib die Eigenschaften des auf dem Schirm entstandenen Bildes an.
2. Ein 4 cm großer Gegenstand wird über eine Sammellinse ( f 5 cm< ) auf einemSchirm abgebildet. Der Gegenstand ist 25 cm von der Linsenebene H entfernt.Berechne die Bildweite b sowie die Bildgröße B.
3.0 Gegeben ist eine Linse der Brennweite f 30 mm< . Auf einen Schirm S soll einmöglichst scharfes Bild eines Dias D projiziert werden. Das Dia und der Schirmkönnen nach links oder rechts verschoben werden, die Linse jedoch nicht.Hinweis: Die folgende Zeichnung ist ca. 10% verkleinert.
3.1 Das Dia ist zunächst g 7 cm< von der Linsenebene H entfernt.Wo muss der Schirm platziert werden, um ein scharfes Bild zu erhalten? Zeichne die Stelle ein.Zwischen welchen markanten Punkten liegt diese Schirmposition?
3.2 Welche Größe B hat das in 3.1 projizierte Bild auf dem Schirm, wenn man esmit der Größe G des Dias vergleicht?
3.3 Das in 3.1 projizierte Bild des Dias ist zu klein um es von weitem zu betrachten.Wie muss man vorgehen, um ein größeres Bild auf dem Schirm zu erhalten?
3.4 In welcher Entfernung des Dias von der Linse erhält man kein scharfes Bildauf dem Schirm?
3.5 Ist das Dia genau 6 cm von der Linse entfernt ( g 6 cm< ), erhält man einbesonderes Bild. Beschreibe diese Situation genauer.
1. Welche Auswirkungen hat es auf ein paralleles Lichtbündel, wenn es auf eineKonvex- bzw. auf eine Konkavlinse trifft?
Konvexlinse (Sammellinse):
Konkavlinse (Zerstreuungslinse):
2. Abbildung eines Gegenstandes G durch eine Linse der Brennweite f.Bestimme durch Konstruktion die fehlenden Stücke in folgender Tabelle.Miss diese Längen in deiner Zeichnung ab und trage sie in die Tabelle ein.
Linsentyp f G g B b das Bild ist
a) Sammellinse 1,5 cm 1,0 cm 2,5 cm reell
b) Sammellinse 2,5 cm 1,0 cm 2,0 cm reell
c) Zerstreuungslinse - 4,5 cm 1,0 cm 2,0 cm virtuell
3.0 Die nebenstehende Skizze zeigt einen Augapfel, bei dem sich parallel ankommende Lichtstrahlen nicht auf der Netzhaut treffen weil der Augapfelzu lang ist.
3.1 Um welche Art der Fehlsichtigkeit handeltes sich hierbei? Erkläre!
3.2 Mit welchem Linsentyp (Brille) könnte man den Fehler korrigieren?
4. Was ist die Pupille eines Auges und welche Aufgabe hat sie?
5. Warum erkennt man in der Nacht bei wenig Licht keine Farben?
1. Im Abstand von 8,5 cm vor einer dünnen Konvexlinse mit f 3,0 cm< befindet sichein 2,5 cm hoher beleuchteter Gegenstand (Pfeil). Konstruiere das Bild desGegenstands sofern es existiert.
1.2 Wann entstehen bei der Abbildung an Sammellinsen „virtuelle Bilder“ und wannentstehen gar keine Bilder?
1.3 Was versteht man unter dem Abbildungsmaßstab?
1.4 Wie lautet die Linsenformel?
1.5 Gib die Formel und die Einheit für den Brechwert einer Linse (Brille) an.
Thema: Optische Linsen und Instrumente; Das Auge des Menschen
1. Vervollständige die nachfolgenden Sätze, damit sich eine sinnvolle physikalischeAussage (für eine Sammellinse) ergibt.
a) Sieht man mit einer Sammellinse nur ein virtuelles Bild, so befindet sich derGegenstand …
b) Ist der Gegenstand sehr weit von der Linse entfernt, so erhält man auf demSchirm …
c) Verkleinert man die Bildweite, so bedeutet dies für die Gegenstandsweite, …
d) Das Bild ist ebenso groß wie der Gegenstand, wenn dieser …
e) Erhält man ein vergrößertes, reelles Bild, so befindet sich der Gegenstand …
f) Ist das Bild genauso weit von der Linse entfernt wie der Gegenstand, so erhältman …
g) Ist der Gegenstand von der Linse genau die doppelte Brennweite entfernt,so ist das Bild …
2. Der größere der beiden Pfeile ist das Bild eines Gegenstandes während eineroptischen Abbildung.a) Bestimme durch Konstruktion die Brennpunkte der Linse.
1.1 Welcher Stoff ist optisch dünner: Flintglas oder Wasser?Begründe deine Aussage mit Hilfe der Tabelle im Anhang (Blatt 3).
1.2 Formuliere das Brechungsgesetz für den Übergang des Lichts vom optischdichteren ins optisch dünnere Medium.
2. Beim Durchgang von Licht durch eine planparallele Glasplatte sind einfallender undgebrochener Strahl zueinander parallel verschoben. Wovon hängt die Stärke dieserVerschiebung ab? Gib die Zusammenhänge in einer „je-desto-Formulierung“ an.
3. Nenne drei verschiedene technische Anwendungen von Glasfaserkabeln.
4.1 Weißes Licht trifft auf ein Prisma. Welche charakteristischen Farben konnten wirbeobachten? Gib diese in der Reihenfolge des Auftreffens an. Beginne mit derFarbe, die am stärksten gebrochen wird.
4.2 Was bezeichnet man in der Physik als „Dispersion“?
5.1 Zeichne ein Lichtbündel, das von einem weit entfernten Gegenstand ins Augefällt und seinen weiteren Verlauf im Augeninnern. Das Auge ist nicht fehlsichtig!
5.2 Beschreibe kurz, was das Auge unternimmt, um auch das Licht eines nahen Gegen-standes scharf abzubilden.
6. Ein Lichtstrahl trifft – von Luft kommend – unter einem Winkel von 50° auf die ebeneFläche eines Glaskörpers. Der Ausfallwinkel im Glas beträgt 36°. Bestimme mit Hilfeder Halbsehnenmethode die Brechzahl n des Glases.Verwende das Bild im Anhang (Blatt 3).
7. Ein Lichtstrahl trifft – von Luft kommend – senkrecht auf die Oberfläche eines Glas- prismas (siehe nachfolgende Darstellung). Zeichne den genauen Strahlenverlaufdurch das Prisma und gib den Ausfallwinkel an.Nutze das Diagramm im Anhang (Blatt 3).
Thema: Optik1. Der Mars wird auch „roter Planet“ genannt. Ist der Mars ein Körper, der von selbst
leuchtet? Begründe.
2. Nenne die Voraussetzungen, die erfüllt sein müssen, damit eine Totalreflexionzustande kommt.
3. Nenne zwei Anwendungsgebiete für die Totalreflexion.
4. Warum glitzert schöner Schmuck im Sonnenlicht. Nenne das physikalischePhänomen das dahinter steckt und erkläre es kurz.
5. Erläutere, wie das Telefonieren über Lichtwellenleiter (Glasfaserkabel) funktioniertund welches optische Phänomen sich dahinter verbirgt.
6. Warum sehen wir die Sonne abends vor Sonnenuntergang nicht kreisrund?
7. Die Grafik veranschaulicht dieMondphasen im Laufe einerUmdrehung des Mondes umdie Erde.Beschrifte darin die Phasen desMondes:Vollmond, abnehmender Mond,zunehmender Mond, Neumond,Halbmond.
8. Auf den Winkelspiegel in der Abbildung trifft ein Lichtstrahl. Konstruiere mit demGeodreieck den weiteren Lichtweg.
9. Auf das Glasprisma fällt ein Lichtstrahl. Konstruiere mit dem Geodreieck denweiteren Strahlenverlauf bis der Lichtstrahl das Prisma verlässt.Nutze das gegebene Diagramm zur Bestimmung des Brechungswinkels.
Abhängigkeit des Brechungswinkels vom Einfallswinkel:
Grenzwinkel für Totalreflexion im obigen Diagramm:Glas – Luft: ca. 38,7°Wasser – Luft: ca. 48,6°Diamant – Luft: ca. 24,6°