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Physik

Licht wird gebrochen

An der Grenze zwischen Luft und Wasser oder Glas ändert schräg einfallendes Licht seine Richtung. Das nennt man Brechung.

  • ca. 11 Minuten
  • Klasse 7
  • Niveau: Standard

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.

Je größer der Einfallswinkel, desto größer der Brechungswinkel. Er bleibt aber kleiner.
Einfallswinkel in LuftBrechungswinkel in Wasser (gerundet)
0°0°
20°15°
40°29°
60°41°

Die Richtung bestimmen

  1. Frage: Geht das Licht von Luft in Wasser?
  2. Wasser ist optisch dichter als Luft.
  3. Also wird das Licht zum Lot hin gebrochen.
  4. 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

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.

  1. Zeichne die Grenze und das Lot.
  2. Zeichne den einfallenden Strahl aus der Luft.
  3. Gehe ins Wasser: Der Strahl knickt zum Lot hin.
  4. Der Brechungswinkel ist kleiner als der Einfallswinkel.

Mit einem Bild erklärt

Luft \ Lot | \ Strahl Wasser: Strahl knickt zum Lot hin
Im Wasser läuft der Strahl steiler.

Zur Grundlage zurück

Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Licht geht von Luft in Wasser über. Wie wird es gebrochen?
Zeig mir den ersten Schritt

Ist Wasser optisch dichter oder dünner als Luft?

Lösung ansehen

Lösung: Zum Lot hin

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Licht geht von Wasser in Luft über. Wie wird es gebrochen?
Zeig mir den ersten Schritt

Kehre die Regel um: Was passiert beim Übergang in den dünneren Stoff?

Lösung ansehen

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.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Senkrecht einfallendes Licht wird beim Übergang in Wasser nicht gebrochen.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 2 Warum wirkt ein Stab im Wasser geknickt?
Lösung ansehen

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.

Lösung ansehen

Lösung: 11

40° − 29° = 11°.

Frage 4 Der Brechungswinkel ist immer so groß wie der Einfallswinkel.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 5 Was bedeutet optisch dichter?
Lösung ansehen

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.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Spiegel, Brechung und Linsen

Kurz erklärt, 43 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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