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Bildentstehung bei Linsenabbildungen

Grundwissen

  • Von Konvexlinsen erzeugte reelle Bilder (Voraussetzung \(g>f\)) sind höhen- und seitenverkehrt.
  • Bilder entstehen dabei punktweise! Bilder wandern niemals als Ganzes.

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  • Von Konvexlinsen erzeugte reelle Bilder (Voraussetzung \(g>f\)) sind höhen- und seitenverkehrt.
  • Bilder entstehen dabei punktweise! Bilder wandern niemals als Ganzes.

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Totalreflexion

Grundwissen

  • Beim Übergang zwischen zwei Medien wird ein Teil des Lichtes reflektiert.
  • Nur beim Übergang vom optisch dichteren zum optisch dünneren Medium kann Totalreflexion auftreten.
  • Den Grenzwinkel der Totalreflexion \(\alpha_{\rm{Gr}}\) hängt von den beiden Materialien ab.

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  • Beim Übergang zwischen zwei Medien wird ein Teil des Lichtes reflektiert.
  • Nur beim Übergang vom optisch dichteren zum optisch dünneren Medium kann Totalreflexion auftreten.
  • Den Grenzwinkel der Totalreflexion \(\alpha_{\rm{Gr}}\) hängt von den beiden Materialien ab.

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Polarisation von Licht - Einführung

Grundwissen

  • Die Polarisation beschreibt die Schwingungsrichtung einer Transversalwelle.
  • Lineare Polarisationsfilter können nur von Licht einer bestimmten Schwingungsrichtung passiert werden.
  • Laserlicht und das Licht von Computerdisplays ist polarisiert.

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  • Die Polarisation beschreibt die Schwingungsrichtung einer Transversalwelle.
  • Lineare Polarisationsfilter können nur von Licht einer bestimmten Schwingungsrichtung passiert werden.
  • Laserlicht und das Licht von Computerdisplays ist polarisiert.

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Doppelspalt

Grundwissen

  • Das Schirmbild hinter einem Doppelspalt zeigt Beugungs- und Interferenzerscheinungen.
  • Die Lage der Maxima und Minima wird u.a. vom Spaltabstand \(d\) und der Wellenlänge \(\lambda\) beeinflusst.
  • Es gibt Bedingungen für konstruktive und destruktive Interferenz.

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  • Das Schirmbild hinter einem Doppelspalt zeigt Beugungs- und Interferenzerscheinungen.
  • Die Lage der Maxima und Minima wird u.a. vom Spaltabstand \(d\) und der Wellenlänge \(\lambda\) beeinflusst.
  • Es gibt Bedingungen für konstruktive und destruktive Interferenz.

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Das menschliche Auge - Aufbau und scharfes Sehen

Grundwissen

  • Das menschliche Auge besteht u.a. aus einer (Sammel-)Linse und der Netzhaut, auf die das Bild der Umwelt abgebildet wird.
  • Um einen Gegenstand scharf zu sehen, muss der Gegenstand scharf auf der Netzhaut abgebildet werden.
  • Die Brennweite der Augenlinse verändert sich wenn du nahe bzw. weit entfernte Gegenstände anschaust.

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  • Das menschliche Auge besteht u.a. aus einer (Sammel-)Linse und der Netzhaut, auf die das Bild der Umwelt abgebildet wird.
  • Um einen Gegenstand scharf zu sehen, muss der Gegenstand scharf auf der Netzhaut abgebildet werden.
  • Die Brennweite der Augenlinse verändert sich wenn du nahe bzw. weit entfernte Gegenstände anschaust.

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BRAGG-Reflexion

Grundwissen

  • Elektromagnetische Wellen mit kleinen Wellenlängen wie z.B. RÖNTGEN-Strahlung untersucht man mit Hilfe von Kristallen, die eine regelmäßige Gitterstruktur besitzen
  • Eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Wellenlänge wird von einem solchen Kristall nur dann reflektiert, wenn sie unter ganz bestimmten Winkeln (Glanzwinkeln) auf den Kristall trifft
  • Zwischen der Wellenlänge \(\lambda\), dem Netzebenenabstand \(d\) des Kristallgitters, den Weiten \(\theta_k \) der Glanzwinkel und der entsprechenden Ordnung \(k\) des Glanzwinkels besteht die sogenannte BRAGG-Gleichung oder BRAGG-Bedingung \(k \cdot \lambda  = 2 \cdot d \cdot \sin \left( \theta_k  \right)\;;\;k \in \left\{ {1\,;\,2\,;\,3\,;\,...} \right\}\)

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  • Elektromagnetische Wellen mit kleinen Wellenlängen wie z.B. RÖNTGEN-Strahlung untersucht man mit Hilfe von Kristallen, die eine regelmäßige Gitterstruktur besitzen
  • Eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Wellenlänge wird von einem solchen Kristall nur dann reflektiert, wenn sie unter ganz bestimmten Winkeln (Glanzwinkeln) auf den Kristall trifft
  • Zwischen der Wellenlänge \(\lambda\), dem Netzebenenabstand \(d\) des Kristallgitters, den Weiten \(\theta_k \) der Glanzwinkel und der entsprechenden Ordnung \(k\) des Glanzwinkels besteht die sogenannte BRAGG-Gleichung oder BRAGG-Bedingung \(k \cdot \lambda  = 2 \cdot d \cdot \sin \left( \theta_k  \right)\;;\;k \in \left\{ {1\,;\,2\,;\,3\,;\,...} \right\}\)

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Interferenz von Schallwellen

Grundwissen

  • Konstruktive Interferenz bedeutet eine Verstärkung, destruktive Interferenz bedeutet eine Auslöschung.
  • Der Gangunterschied \(\Delta s\) zwischen den zwei Quellen und dem Empfänger bestimmt, ob konstruktive oder destruktive Interferenz auftritt.
  • Es kann an mehreren Orten konstruktive bzw. destruktive Interferenz auftreten.

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  • Konstruktive Interferenz bedeutet eine Verstärkung, destruktive Interferenz bedeutet eine Auslöschung.
  • Der Gangunterschied \(\Delta s\) zwischen den zwei Quellen und dem Empfänger bestimmt, ob konstruktive oder destruktive Interferenz auftritt.
  • Es kann an mehreren Orten konstruktive bzw. destruktive Interferenz auftreten.

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Bewegung der Himmelskörper

Grundwissen

  • Die Himmelskörper ruhen nicht, sondern sie befinden sich in einer oder mehreren Drehbewegungen.

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  • Die Himmelskörper ruhen nicht, sondern sie befinden sich in einer oder mehreren Drehbewegungen.

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Lochkamera (Heimversuch)

Versuche
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Linsen - Heimversuche

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Schwarzglaspyramide

Versuche
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Bedeckungsveränderliche Doppelsterne

Versuche
Versuche

Reflexion - Demonstrationsversuch

Versuche
Versuche

Schallgeschwindigkeit (Video)

Versuche
Versuche

Schwebung (Video)

Versuche
Versuche

Trennen von Eidotter und Eiweiß

Versuche
Versuche

Gekochtes oder rohes Ei ?

Versuche
Versuche

Wellenlängenbestimmung mit dem Doppelspalt

Versuche

  • Bestimmung der Wellenlänge \(\lambda\) einer Lichtquelle anhand des Interferenzbildes

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Versuche

  • Bestimmung der Wellenlänge \(\lambda\) einer Lichtquelle anhand des Interferenzbildes

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Seifenblasenoptik (Simulation)

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Infrarot und Ultraviolett

Versuche
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Heimversuche zum Spiegel

Versuche
Versuche

Spektroskopische Doppelsterne

Versuche
Versuche

Doppelspalt

Versuche

  • Demonstration des Auftretens von Intensitätsmaxima und -minima durch Interferenz von Licht
  • Bestätigung der Formel für die Abstände der Intensitätsmaxima
  • Veranschaulichung des Interferenzmusters mit weißem Licht

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  • Demonstration des Auftretens von Intensitätsmaxima und -minima durch Interferenz von Licht
  • Bestätigung der Formel für die Abstände der Intensitätsmaxima
  • Veranschaulichung des Interferenzmusters mit weißem Licht

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Das verschwindende Reagenzglas

Versuche

  • Erkenntnisse darüber gewinnen, wann du einen Gegenstand sehen kannst.
  • Auswirkungen gleicher optischer Dichte (Brechzahl) erfahren.

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  • Erkenntnisse darüber gewinnen, wann du einen Gegenstand sehen kannst.
  • Auswirkungen gleicher optischer Dichte (Brechzahl) erfahren.

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Interferenz am FRESNEL-Spiegel

Versuche
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Bewegungsregel

Versuche

  • Untersuchung von Bildweite und Bildgröße bei unterschiedlichen Gegenstandsweiten
  • Herleiten der sog. Bewegungsregel 

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  • Untersuchung von Bildweite und Bildgröße bei unterschiedlichen Gegenstandsweiten
  • Herleiten der sog. Bewegungsregel 

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Gekreuzte Polarisationsfilter

Versuche
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Messung der Schallgeschwindigkeit (Smartphone-Experiment mit phyphox)

Versuche

Mit zwei Smartphones kannst du zusammen mit einer zweiten Person im Unterricht oder zu Hause die Schallgeschwindigkeit messen. Die App auf den beiden Smartphones bestimmt dabei die Zeitspanne, die der Schall benötigt, um eine vorgegebenen Strecke zu durchlaufen.

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Mit zwei Smartphones kannst du zusammen mit einer zweiten Person im Unterricht oder zu Hause die Schallgeschwindigkeit messen. Die App auf den beiden Smartphones bestimmt dabei die Zeitspanne, die der Schall benötigt, um eine vorgegebenen Strecke zu durchlaufen.

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Polarisation durch Streuung

Versuche
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3D-"Hologramm" durch Reflexion

Versuche
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