Licht und Dispersion

Licht und Dispersion Übung

• Gib an, was Lichtbrechung ist.

  Tipps

  Ein Bruch liegt vor, wenn etwas plötzlich ab einem bestimmten Punkt (der Bruchstelle) nicht mehr in die erwartete Richtung zeigt.

  Neben Körpern wie Knochen, Vasen und Handydisplays kann auch Licht gebrochen werden.

  Lösung

  Was verstehen wir denn unter Lichtbrechung?

  „Lichtbrechung ist die Veränderung der Richtung eines Lichtstrahls beim Übergang von einem Stoff zu einem anderen Stoff.“

  Das bedeutet, dass die Reflexion nicht zur Brechung gehört, denn da bleibt das Licht im selben Stoff.
  Bei der Linse ist das Licht danach zwar wieder in der Luft, es geht aber zwischenzeitlich in die Linse über und wieder aus ihr hinaus.

  Wenn also das Licht in Luft ist und dann auf Wasser trifft (also von einem Stoff auf einen anderen, egal welchen, die Hauptsache ist, sie sind verschieden), dann wird die Richtung des Lichtstrahls verändert, sobald er auf den anderen Stoff trifft.
  Das nennt man dann Lichtbrechung.

• Gib an, was die Dispersion von weißem Licht ist.

  Tipps

  Denke dabei an den Regenbogen, er entsteht durch Dispersion. (Das Licht der Sonne ist nahezu weißes Licht.)

  Lösung

  Beim Prisma kann man schöne Regenbogenfarben erkennen, aber woher kommen sie und was sind sie?

  Wenn weißes Licht auf ein Prisma trifft, wird es in seine Spektralfarben zerlegt, also in farbiges Licht.

  Das weiße Licht bestand also immer aus all diesen Farben, da die Farben aber alle am Prisma unterschiedlich stark gebrochen werden, fächern sie sich auf und knicken alle unterschiedlich stark ab. Das nennt man Dispersion und bedeutet so viel wie Streuung.

• Gib an, in welche Farben das weiße Licht gespalten wird.

  Tipps

  Hohe Frequenzen werden stärker gebrochen.

  Lösung

  Beim Prisma werden hohe Frequenzen (also kurze Wellenlängen) stärker gebrochen.

  Rot hat eine geringe Frequenz und Blau/Lila eine sehr hohe, also wird Rot am wenigsten stark gebrochen und ist oben, dann kommt Gelb, Grün und zum Schluss dann Blau und Lila.

• Erkläre das Experiment mit dem Farbkreisel.

  Tipps

  Überlege dir, aus welchen Farben weißes Licht besteht und aus welchen z.B. blaues Licht besteht.

  Lösung

  Bei der Dispersion von weißem Licht wird das Licht in seine Spektralfarben aufgeteilt. Werden diese Farben wieder zusammengeführt, fügen sich die Spektralfarben wieder zu weißem Licht zusammen.

  Farben sehen wir, da farbige Flächen alle anderen Spektralfarben des Lichtes absorbieren außer jene, die wir sehen. Diese Farben werden von der farbigen Fläche reflektiert, bei unserem ruhenden Farbkreisel also: Gelb, Grünblau und Magenta.

  Rotiert nun der Farbkreisel, wechseln sich die farbigen Flächen schneller ab, als unser Auge sie erfassen kann. Dadurch gelangen alle drei Farben (Gelb, Grünblau und Magenta) wieder zeitgleich in unser Auge. Im Resultat nehmen wir also wieder weißes Licht war.

  Wie bei jeder optischen Täuschung nutzen wir auch hier die Grenzen unseres Sehsinns aus.

• Gib an, woraus weißes Licht besteht.

  Tipps

  Überlege dir, was beim Prisma mit dem weißen Licht passiert.

  Lösung

  Woraus besteht „weißes“ Licht eigentlich?

  Es besteht nicht aus „Weiß“, sondern es ist weiß, weil alle Farben zusammen es weiß aussehen lassen. Weißes Licht kann auch etwas mehr Rot haben (z.B. Glühbirne) oder etwas mehr Blau (z.B. Energiesparlampe), aber man findet dann immer noch alle oder fast alle anderen Farben.

  Durch ein Prisma kann man diese Farben sichtbar machen, denn sie werden alle unterschiedlich stark gebrochen und fächern deshalb auf.

• Gib die richtigen Mischfarben an.

  Tipps

  Anders als im Kunstunterricht mischt man bei Licht additiv.

  Du kannst es selbst testen, indem du eine Taschenlampe und farbige Folie nimmst, falls du diese z.B. von einem Hefter hast. Sie muss nur durchsichtig genug sein, damit du am Ende noch die Lichtfarbe sehen kannst.

  Lösung

  Wir schauen uns einmal das Mischen von Farben an, das ist bei Licht etwas anders als im Kunstunterricht.

  Hier wird nämlich additiv gemischt, die entstehenden Farben kannst du im Bild sehen.

  Ausprobieren kannst du das mit farbiger Folie oder Plastik, das du vor eine Lampe hältst. Es muss natürlich durchsichtig sein, damit du am Ende die Mischfarbe sehen kannst.