Öffnen Lösungen PDF – Physik Optik
Übung 1: Brechung des Lichts
In einem Aquarium befindet sich ein Fisch. Das Licht fällt senkrecht von oben auf die Wasseroberfläche. Der Brechungsindex von Wasser beträgt 1,33. Berechne den Winkel, unter dem der Fisch aus der Luft betrachtet erscheint.
Lösung:
Zuerst berechnen wir den Einfallswinkel des Lichts:
sin(θi) = 1
θi = 90°
Da der Lichtstrahl senkrecht auf die Wasseroberfläche trifft, beträgt der Einfallswinkel 90°.
Nun berechnen wir den Brechungswinkel:
sin(θr) = sin(θi) / n
sin(θr) = sin(90°) / 1,33
sin(θr) = 0,7519
θr = 48,6°
Der Fisch erscheint also aus der Luft betrachtet unter einem Winkel von 48,6°.
Übung 2: Spiegelung des Lichts
Ein Lichtstrahl fällt unter einem Winkel von 30° auf einen ebenen Spiegel. Berechne den Ausfallswinkel des reflektierten Lichts.
Lösung:
Der Ausfallswinkel des reflektierten Lichts ist gleich dem Einfallswinkel des einfallenden Lichts:
θr = θi
θr = 30°
Das reflektierte Licht verlässt also den Spiegel unter einem Winkel von 30°.
Übung 3: Brechung und Reflexion an einer Grenzfläche
Ein Lichtstrahl fällt unter einem Winkel von 40° auf die Grenzfläche zwischen Luft (n = 1) und Glas (n = 1,5). Berechne den Brechungs- und Reflexionswinkel.
Lösung:
Zunächst berechnen wir den Brechungswinkel:
sin(θr) = sin(θi) / n
sin(θr) = sin(40°) / 1,5
sin(θr) = 0,4444
θr = 27,0°
Der Brechungswinkel beträgt also 27,0°.
Nun berechnen wir den Reflexionswinkel:
θr‘ = θi – θr
θr‘ = 40° – 27,0°
θr‘ = 13,0°
Der Reflexionswinkel beträgt also 13,0°.
Übung 4: Totalreflexion
Ein Lichtstrahl fällt von einem optisch dichteren Medium (n = 1,5) auf ein optisch dünneres Medium (n = 1). Der Einfallswinkel beträgt 50°. Berechne den kritischen Winkel.
Lösung:
Zunächst berechnen wir den Brechungswinkel:
sin(θr) = sin(θi) / n
sin(θr) = sin(50°) / 1,5
sin(θr) = 0,3333
θr = 19,5°
Der Brechungswinkel beträgt also 19,5°.
Da der Brechungswinkel kleiner als der Einfallswinkel ist, findet Totalreflexion statt. Der kritische Winkel ist der Winkel, bei dem der Brechungswinkel 90° beträgt:
sin(θk) = n2 / n1
sin(θk) = 1 / 1,5
sin(θk) = 0,6667
θk = 41,8°
Der kritische Winkel beträgt also 41,8°.
Übung 5: Linsen
Gegeben ist eine Sammellinse mit Brennweite f = 20 cm. Ein Gegenstand mit einer Höhe von 5 cm befindet sich 40 cm von der Linse entfernt. Bestimme die Bildweite und die Bildgröße.
Lösung:
Zunächst berechnen wir die Brennweite:
1 / f = 1 / g + 1 / b
1 / 20 cm = 1 / 40 cm + 1 / b
1 / b = 1 / 20 cm – 1 / 40 cm
1 / b = 0,05 cm-1
b = 20 cm
Die Bildweite beträgt also 20 cm.
Nun berechnen wir die Bildgröße:
b / g = B / G
20 cm / 40 cm = B / G
B = 2,5 cm
Die Bildgröße beträgt also 2,5 cm.
Die Optik ist ein spannendes Thema in der Physik. Gerade für Schüler der Klasse 8 bietet sich eine Vielzahl von Aufgaben an, um das Verständnis für optische Phänomene und deren Lösungen zu vertiefen. Hier sind einige Aufgaben mit Lösungen als PDF für dich zum Download:
Aufgabe 1: Brechung
Ein Lichtstrahl trifft auf eine planparallele Platte mit einem Brechungsindex von 1,5. Der Einfallswinkel beträgt 30 Grad. Wie groß ist der Ausfallswinkel?
Lösung: Der Ausfallswinkel beträgt ebenfalls 30 Grad. Denn bei einer planparallelen Platte wird der Lichtstrahl um denselben Winkel gebrochen wie er eingefallen ist.
Aufgabe 2: Linsen
Gegeben ist eine Sammellinse mit einer Brennweite von 10 cm. Ein Gegenstand wird in einem Abstand von 20 cm von der Linse aufgestellt. Wie groß ist das Bild?
Lösung: Das Bild ist doppelt so groß wie der Gegenstand und wird in einer Entfernung von 5 cm von der Linse erzeugt.
Aufgabe 3: Lichtbrechung
Ein Lichtstrahl trifft auf eine Grenzfläche zwischen Luft und Glas. Der Einfallswinkel beträgt 45 Grad. Der Brechungsindex des Glases beträgt 1,5. Wie groß ist der Ausfallswinkel?
Lösung: Der Ausfallswinkel beträgt 29,1 Grad. Denn bei der Lichtbrechung wird der Lichtstrahl je nach Brechungsindex des neuen Mediums gebrochen und der Ausfallswinkel hängt von Einfallswinkel und Brechungsindex ab.
Aufgabe 4: Totalreflexion
Ein Lichtstrahl trifft auf eine Grenzfläche zwischen Glas und Luft mit einem Einfallswinkel von 60 Grad. Der Brechungsindex des Glases beträgt 1,5. Kann es zur Totalreflexion kommen?
Lösung: Ja, es kann zur Totalreflexion kommen. Denn der Grenzwinkel für Totalreflexion beträgt 42 Grad. Bei einem Einfallswinkel von 60 Grad wird der Lichtstrahl komplett reflektiert und nicht mehr gebrochen.
Fazit:
Die Optik bietet eine Vielzahl von spannenden Aufgaben und Phänomenen. Mit diesen Beispielaufgaben hast du einen Einblick in die Welt der Optik erhalten. Wir hoffen, dass du dadurch dein Verständnis für optische Phänomene verbessern konntest.
| Dateiname | Download |
| Physik_Optik_Aufgaben_Loesungen_Klasse8_1.pdf | Download |
| Physik_Optik_Aufgaben_Loesungen_Klasse8_2.pdf | Download |
| Physik_Optik_Aufgaben_Loesungen_Klasse8_3.pdf | Download |
| Physik_Optik_Aufgaben_Loesungen_Klasse8_4.pdf | Download |
Wir hoffen, dass dir diese Aufgaben mit Lösungen geholfen haben und du dein Verständnis für optische Phänomene verbessern konntest. Viel Erfolg beim Üben!