Mündlichblatt 09
Lichtentstehung / Dualismus vom Licht / Eigenschaften einer Lichtwelle
Lichtentstehung / Dualismus vom Licht / Eigenschaften einer Lichtwelle
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Flashcards
Übergang von Licht in ein anderes Medium?
- Beim Übergang vom optisch dünneren zum optisch dichteren Medium wird der Strahl zum Lot him gebrochen und die Wellenlänge wird kleiner.
- Beim Übergang vom optisch dichteren zum optisch dünneren Medium wird der Strahl vom Lot weg gebrochen und die Wellenlänge wird grösser.
Voraussetzungen für die Interferenz?
- Tritt nur bei kohärenten Lichtwellen auf
- Konstruktive Interferenz tritt auf, wenn Wellenberg auf Wellenberg trifft.
- Destruktive Interferenz tritt auf, wenn Wellenberg auf Wellental trifft
Kohärenz?
Koheränz (lat.) = zusammenhängend
Koheränte Lichtwellen...
- Haben die gleiche Frequenz/Vakuumwellenlänge
- Breiten sich in die gleiche Richtung aus
- Werden Zeitgleich ausgesendet
- Haben eine gleichbleibende Phasenverschiebung
Eckdaten einer elektromagnetischen Welle?
(Amplitude, Periode etc.)
- Wellenlänge: Strecke zwischen zwei Punkten gleicher Stärke/Höhe
- Amplitude (a): Schwingungshöhe der Welle, unterteilt in positive und negative Amplitude. Sie bestimmt die Helligkeit einer Lichtwelle
- Frequenz (v): gibt an, wie viele Schwingungen pro Sekunde ausgeführt werden. Sie bestimmt die Farbe.
- Periode (T): gibt an, wie lange eine Sinusschwingung dauert
Anwendung der Interferenz?
- Holograme - Entspiegelung und Verspiegelung
- Brechzahlbestimmung (Interferenzrefraktometer)
- Distanzbestimmung (Interferometer)
- Federn von Vögeln, zB Kolibri
- Farben auf einer CD
- Haut der Seifenblase
- Flügel von Insekten
Arten der Interferenz?
- Interferenz der Verstärkung (konstruktiv): tritt auf, wenn Wellenberg auf Wellenberg trifft.
- Interferenz der Abschwächung (destruktiv): tritt auf wenn Wellenberg auf Wellental trifft. Dies ist der Fall, wenn die Wellen um wellenlänge/2 phasenverschoben und unterschiedlich gross sind
- Interferenz der Auslöschung (destruktiv): Wellenberg und Wellental sind gleich gross
Was ist Interferenz?
Interferenz = Überlagerung von Wellen
- Damit sind Überlagerungen von Lichtwellen gemeint, welche als optischer Effekt zustande kommen. Wichtige Punkte:
- Die Amplitudengrössen der aufeinandertreffenden Wellen bestimmt die Höhe der resultierenden Welle.
- Beim Licht kann man die Interferenz nur sehen, wenn Wellen aufeinander abgestimmt sind.
Wellenlängen der verschiedenen Lichtfarben?
Lösung Bild:
Das elektromagnetische Spektrum?
Das elektromagnetische Spektrum beginnt im langwelligen, energiearmen Bereich mit einer Frequenz ab 10Hz. Anschliessend kommen Telefoniewellen, Radiowellen, Radarwellen, Infrarot, Licht, UV, Röntgenstrahlen, Gammastrahlung.. es endet bei 1024 24Hz. Elektromagnetische Wellen breiten sich in alle Richtungen aus. Alle breiten sich im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit aus.
- Was ist die Wellenlänge?
- Was ist die Periode?
- Die Wellenlänge wird zwischen zwei Punkten mit der gleichen Stärke/Höhe bei gleichem Vorzeichen gemessen.
- Gibt an, wie lange eine vollständige Sinusschwingung dauert - Je grösser die Frequenz, desto kürzer die Periode.
Was ist die Frequenz?
- Gibt an wie viele Schwingungen eine Lichtwelle pro Sekunde ausführt
- Bestimmt die Farbe und Energie der Lichtwelle > Eine Lichtwelle mit hoher Frequenz enthält Photonen mit einer grossen Quantenenergie
Was ist Lichtgeschwindigkeit?
Alle elektromagnetischen Wellen breiten sich im Vakuum mit 300'000'000 m/s aus.
Was ist die Amplitude?
- Sie entspricht der Schwingungshöhe einer Welle
- Unterteilt in positive und negative Amplitude
- Bestimmt die Helligkeit (Intensität)
> Wenn sich die Amplitude verdoppelt, so wird es 4x so hell (Veränderung im Quadrat)
Wie entsteht kurzwelliges und langwelliges Licht?
- Kurzwelliges Licht: viel Energie, blau, Elektron nahe am Kern
- Langwelliges Licht: wenig Energie, rot, Elektron weit aussen, weg vom Kern, braucht wenig Energie für den Quantensprung
> entscheidend ist, ob das Elektron nahe beim Kern ist und wie "weit" es springt.
Was sind natürliche und künstliche Kaltstrahler?
- Natürliche: Polarlicht, Tiefseefische, Leuchtkäfer
- Künstliche: LED, Energiesparlampe, Leuchtstoffröhre, Laser
> Kaltlichtstrahler wandeln Energie direkt in Licht um.
Was ist der (Welle-Korpuskel) Dualismus des Lichts?
Eigenschaften des Lichts mit dem Wellenmodell (Interferenz, Polarisation, Reflexion etc) oder mit dem Teilchenmodell (Absorption, Lichtemission, Fotoeffekt) erklären.
Aus was besteht eine Lichtwelle/Elektromagnetische Welle?
Aus einer elektrischen und einer magnetischen Teilwelle. Diese Teilwellen schwingen senkrecht zueinander.
In welches Spektrum kann man Licht einordnen?
In das elektromagnetische Spektrum
- Wellenlänge sichtbares Licht
- Wellenlänge UV
- Wellenlänge Infrarot
- Sichtbares Licht: 380 - 780nm
- UV: 100 - 380nm
- IR: 780 - 1000nm (1mm)
Was sind natürliche und künstliche Temperaturstrahler?
- Natürliche: Blitz, Sonne, Waldbrand (durch Blitz) , Vulkanausbruch
- Künstliche: Kerze, Öllampe, Lagerfeuer, alte Glühbirnen
> Temperaturstrahler wandeln Energie zuerst in Wärme und dann in Licht um.
- Eindringtiefe der Strahlen
- Einfluss
- Je kurzwelliger das Licht, desto mehr wird es absorbiert, was auch bedeutet, dass es schädlicher ist.
- UV >wird schnell absorbiert >Schaden möglich
- IR >dringt weit ein >ungefährlich
Was ist Phosphoreszenz?
Kurzwellige Strahlung wird in langwelligeres Licht umgewandelt. Die Lichtaussendung erfolgt während der Energiezufuhr, dauert danach jedoch noch an.
Beispiele: Leuchtziffern, Sterne für an die Decke
Was ist Fluoreszenz?
Lichtemission eines Stoffes aufgrund anregung durch Elektromagnetische Strahlung. Kurzwellige Strahlung wird in langwelliges Licht umgewandelt. Kein Nachleuchten.
- Wo genau entsteht Licht?
- Was ist ein Photon?
- Was ist ein Lichtquant?
- In den Elektronenhüllen der Atome
- Photon & Lichtquant = die Kombination aus einem Korpuskel und einer elektromagnetischen Welle
