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Aufgabe

Strahlengang durch die planparallele Platte

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

Auf einen quaderförmigen, dicken Glaskörper mit parallelen, ebenen Oberflächen (planparallele Platte) fällt ein Lichtstrahl in der skizzierten Richtung.

a) Zeichne den vollständigen Strahlengang innerhalb und außerhalb der Platte qualitativ ein.

b) Gib eine allgemeine Begründung dafür, dass der aus der Luft einfallende Lichtstrahl und der die Platte verlassende Lichtstrahl parallel sind.

c) Einfallender und ausfallender Strahl sind um eine Strecke d versetzt. Von welchen Größen hängt diese Versetzung ab?

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a)Im Punkt 1 wird der Strahl reflektiert und gebrochen (zum Lot hin).

Im Punkt 2 erfolgt ebenfalls eine Reflexion. Die Brechung ist vom Lot weg gerichtet.

Im Punkt 3 ist der Übergang wieder vom optisch dichteren zum optisch dünneren Medium, also erfolgt die Brechung vom Lot weg. Der hier auftretende reflektierte Strahl wurde nicht mehr gezeichnet.

 

b)Der Nachweis, dass einfallender und ausfallender Strahl parallel sind, ist gelungen, wenn gezeigt werden kann, dass α4 = αL2 ist.

Es gilt:

(1): αG1 = αG2 Z-Winkel an den parallelen Einfallsloten

(2): αL1 = αL2 Umkehrbarkeit des Lichtweges u. Brechungsgesetz

(3): αL1 = α3 = α4 F-Winkel und Scheitelwinkel

Wegen (3) und (2) gilt dann auch: α4 = αL2

Abb. 4 Abhängigkeit der Versetzung eines Lichtstrahls vom Einfallswinkel des Lichtstrahls

c)Die Versetzung des Strahls hängt bei gleicher Dicke der Platte vom Einfallswinkel des Lichtstrahls ab.

Abb. 5 Abhängigkeit der Versetzung eines Lichtstrahls von der Dicke der Platte

Die Versetzung des Strahls hängt bei gleichem Einfallswinkel von der Dicke der Platte ab.

Die Versetzung des Strahls hängt schließlich auch noch vom Brechungsvermögen der Glassorte ab.