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Aufgabe

Rechtwinklige Prismen

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Rechtwinkliges Prisma

a)Konstruiere den Strahlengang eines einfarbigen Lichtstrahls, der auf das skizzierte Prisma trifft und dieses im Punkt Q senkrecht zur Oberfläche verlässt.

Drucke dazu die Seite aus und führe eine saubere Konstruktion mit Hilfe des Diagramms aus der Grundwissensseite durch.

 

Joachim Herz Stiftung
Abb. 2 Rechtwinklig-gleichschenkliges Prisma

b)Aus einem gleichschenklig-rechtwinkligen Prisma tritt ein einfarbiger Lichtstrahl in der gezeichneten Richtung aus.

Zeichne den vollständigen Strahlverlauf im Prisma.

Zeichne auch seinen Verlauf vor dem Auftreffen auf das Prisma.

Drucke dazu die Seite aus und führe eine saubere Konstruktion mit Hilfe des Diagramms aus der Grundwissensseite durch.

Gib eine kurze Erläuterung.

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Joachim Herz Stiftung
Abb. 3 Strahlengang im rechtwinkligen Prisma

a)Die Strahlkonstruktion wird "von hinten" aufgezäumt:

Da der Strahl das Prisma parallel zum Lot verlässt, tritt beim rechten Übergang von Glas nach Luft keine Brechung auf. Man kann also den vorgegebenen Strahl nach rückwärts bis zur linken Prismenkante verlängern.

An der linken Prismenkante zeichnet man das Lot ein und misst den Winkel zwischen Lot und Strahl (\(30^\circ \)).

Aus dem Diagramm auf der Grundwissensseite ermittelt man den Winkel in Luft, der bei ca. \(48^\circ \) liegt.

 

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Abb. 4 Strahlengang im rechtwinklig-gleichschenkligen Prisma

b)Die Strahlkonstruktion wird "von hinten" aufgezäumt:

Da der Strahl das Prisma parallel zum Lot verlässt, tritt beim linken Übergang von Glas nach Luft keine Brechung auf. Man kann also den vorgegebenen Strahl nach rückwärts bis zur linken Prismenkante verlängern.

An der linken Kathete ist der Winkel zwischen Lot und Strahl \(45^\circ \). Der Grenzwinkel der Totalreflexion für den Übergang von Glas nach Luft ist ca. \(42^\circ \), also findet Totalreflexion statt.

Auch an der rechten Kathete ist der Einfallswinkel \(45^\circ \), also findet auch hier wieder Totalreflexion statt.

Beim Austritt aus dem Prisma findet keine Brechung statt, da der Strahl senkrecht auf die Grenzfläche trifft.