Licht wird gebrochen
An der Grenze zwischen Luft und Wasser oder Glas ändert schräg einfallendes Licht seine Richtung. Das nennt man Brechung.
Das lernst du heute
- Ich kann Brechung beschreiben.
- Ich kann sagen, wann zum Lot hin und wann vom Lot weg gebrochen wird.
- Ich kann Alltagsbeobachtungen mit Brechung erklären.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Das Bild im Spiegel, Am Spiegel: Einfalls- und Reflexionswinkel
Fällt Licht schräg auf die Grenze zwischen zwei durchsichtigen Stoffen, ändert es dort seine Richtung. Das nennt man Brechung. Ein Teil des Lichts wird außerdem zurückgeworfen. Der Grund: In Wasser und Glas breitet sich Licht langsamer aus als in Luft. Man sagt, Wasser und Glas sind optisch dichter als Luft. Das hat nichts mit der Dichte in Gramm pro Kubikzentimeter zu tun. Es gilt: Geht Licht in den optisch dichteren Stoff, wird es zum Lot hin gebrochen. Geht es in den optisch dünneren Stoff, wird es vom Lot weg gebrochen. Der Brechungswinkel wird wie der Einfallswinkel zum Lot gemessen. Fällt das Licht senkrecht ein, geht es ohne Knick weiter. Darum wirkt ein Stab im Wasser geknickt, und der Boden eines Schwimmbeckens scheint höher zu liegen.
| Einfallswinkel in Luft | Brechungswinkel in Wasser (gerundet) |
|---|---|
| 0° | 0° |
| 20° | 15° |
| 40° | 29° |
| 60° | 41° |
Die Richtung bestimmen
- Frage: Geht das Licht von Luft in Wasser?
- Wasser ist optisch dichter als Luft.
- Also wird das Licht zum Lot hin gebrochen.
- Der Brechungswinkel ist kleiner als der Einfallswinkel.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Licht geht von Luft ins Wasser.
Es knickt an der Grenze.
Es knickt zum Lot hin.
Ein Beispiel
Ein Strohhalm im Glas sieht an der Wasseroberfläche geknickt aus. Das Licht vom Halm im Wasser wird beim Austritt gebrochen. Dein Auge verfolgt es geradlinig zurück.
Schritt für Schritt
Wir zeichnen einen gebrochenen Strahl.
- Zeichne die Grenze und das Lot.
- Zeichne den einfallenden Strahl aus der Luft.
- Gehe ins Wasser: Der Strahl knickt zum Lot hin.
- Der Brechungswinkel ist kleiner als der Einfallswinkel.
Mit einem Bild erklärt
Zur Grundlage zurück
- Das Bild im Spiegel – Du kennst schon das Lot und die Winkelmessung.
- Am Spiegel: Einfalls- und Reflexionswinkel – Du kennst das Lot aus dem Reflexionsgesetz.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Zeig mir den ersten Schritt
Ist Wasser optisch dichter oder dünner als Luft?
Lösung ansehen
Lösung: Zum Lot hin
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Zeig mir den ersten Schritt
Kehre die Regel um: Was passiert beim Übergang in den dünneren Stoff?
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Lösung: Vom Lot weg
Tipp: Probiere es aus: Lege eine Münze in eine leere Tasse und rücke so weit weg, dass der Rand sie gerade verdeckt. Eine zweite Person füllt vorsichtig Wasser ein. Die Münze wird sichtbar. Das Licht wird beim Austritt aus dem Wasser gebrochen.
Merksatz: Luft nach Wasser oder Glas: zum Lot hin. Wasser oder Glas nach Luft: vom Lot weg. Senkrechter Einfall: keine Richtungsänderung.
Typischer Fehler: Viele denken, der Brechungswinkel sei gleich dem Einfallswinkel. Das gilt nur für die Reflexion. Bei der Brechung sind die Winkel verschieden.
Mini-Quiz
5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: Stimmt
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Lösung: Das Licht wird an der Wasseroberfläche gebrochen.
Frage 3 Luft nach Wasser: Bei 40° Einfallswinkel beträgt der Brechungswinkel etwa 29°. Um wie viel Grad ist er kleiner? Schreibe nur die Zahl.
Zeig mir den ersten Schritt
Rechne 40 minus 29.
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Lösung: 11
40° − 29° = 11°.
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Lösung: Stimmt nicht
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Lösung: Licht breitet sich dort langsamer aus.
Geschafft
Licht ändert an der Grenze zweier durchsichtiger Stoffe seine Richtung. Das ist die Brechung. In den optisch dichteren Stoff hinein wird das Licht zum Lot hin gebrochen, in den dünneren Stoff hinein vom Lot weg. Senkrecht einfallendes Licht wird nicht gebrochen.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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