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Licht hat Welleneigenschaften und kann mit dem Modell Lichtwelle beschrieben werden. Dabei stellt sich die Frage, ob Licht eine Transversal- oder eine Longitudinalwelle ist und was bei Licht eigentlich schwingt. Aus experimentellen Untersuchungen ist ableitbar:

Wie andere Transversalwellen ist damit Licht auch polarisierbar. Das wird in vielfältiger Weise genutzt.

Das Licht breitet sich im Vakuum in allen Richtungen und unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit der Lichtquelle oder des Lichtempfängers mit einer Geschwindigkeit von 299.792,458 km/s aus. Das ist zugleich die größte Geschwindigkeit, mit der sich Informationen ausbreiten können. Die Vakuumlichtgeschwindigkeit ist eine grundlegende Naturkonstante. Sie wird heute auch genutzt, um die Einheit 1 m zu definieren, die eine Basiseinheit des Internationalen Einheitensystems ist. In Luft breitet sich Licht näherungsweise mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit aus, in anderen Stoffen ist die Lichtgeschwindigkeit kleiner.

Körper, die selbst Licht erzeugen, werden als Lichtquellen bezeichnet. Je nach der Art der Lichtentstehung und den geometrischen Eigenschaften unterscheidet man verschiedene Arten von Lichtquellen. Unsere wichtigste natürliche Lichtquelle ist die Sonne. Weitere Lichtquellen, die es in unterschiedlichen Bauformen gibt, sind Glühlampen, Leuchtstofflampen, Halogenlampen, Glimmlampen, Leuchtdioden oder Laser.

Linsensysteme sind Anordnungen von Linsen, die insgesamt wie eine Sammellinse oder wie eine Zerstreuungslinse wirken. Die Objektive und Okulare optischer Geräte sind durchweg Linsensysteme. Sie werden vor allem deshalb verwendet, weil nur durch Linsensysteme die verschiedenen Arten von Abbildungsfehlern minimiert werden können. Darüber hinaus ist es möglich, Linsensysteme mit veränderlicher Brennweite (Zoomobjektive) zu konstruieren.

Ein Mikroskop ist ein optisches Gerät, mit dessen Hilfe man sehr kleine Objekte um ein Vielfaches vergrößert sehen kann. Durch eine Vergrößerung in zwei Stufen erreicht man eine Gesamtvergrößerung bis zum 1000fachen der Gegenstandsgröße. Begrenzt wird das Auflösungsvermögen eines Lichtmikroskops durch die Wellenlänge des Lichtes und die damit verbundenen Beugungseffekte.
Eine spezielle Art von Mikroskopen sind Elektronenmikroskope, mit denen eine wesentliche höhere Vergrößerung erreicht werden kann.

Licht ist eine sehr komplizierte Erscheinung, die mit unterschiedlichen Modellen beschrieben werden kann. Da ein Modell jeweils nur einige Merkmale oder Eigenschaften eines Originals widerspiegelt, hat jedes der Modelle einen bestimmten Anwendungsbereich. Das Modell Lichtstrahl ist ein Modell zur Darstellung des Weges, den das Licht zurücklegt. Es wird vor allem dann genutzt, wenn man in einfacher Weise die geradlinige Ausbreitung des Lichtes, die Entstehung von Schatten oder den Verlauf des Lichtes bei der Reflexion und bei der Brechung darstellen will. Das Modell versagt bei solchen Erscheinungen wie der Beugung, der Interferenz oder der Polarisation.

Licht ist eine sehr komplizierte Erscheinung, die mit unterschiedlichen Modellen beschrieben werden kann. Da ein Modell jeweils nur einige Merkmale oder Eigenschaften eines Originals widerspiegelt, hat jedes der Modelle einen bestimmten Anwendungsbereich. Das Modell Lichtwelle ist ein Modell zur Darstellung des Wellencharakters von Licht. Es wird vor allem dann genutzt, wenn man solche wellentypischen Erscheinungen wie Beugung, Interferenz oder Polarisation beschreiben und erklären will. Das Wellenmodell kann aber auch genutzt werden, um die Ausbreitung des Lichtes, die Reflexion oder die Brechung zu beschreiben und zu erklären. Seine Grenzen zeigen sich dort, wo der quantenhafte Charakter des Lichtes entscheidend ist, beispielsweise beim äußeren lichtelektrischen Effekt.

Allgemein spricht man von einer Finsternis, wenn der Schatten eines Himmelskörpers auf die Oberfläche eines anderen trifft. Eine Mondfinsternis tritt dann ein, wenn der Mond in den Erdschatten tritt. Die Erde befindet sich dann zwischen Sonne und Mond. Es ist Vollmond.

Es gibt eine Reihe von Stoffen, z.B. Zuckerlösungen, die folgende Eigenschaft besitzen: Lässt man linear polarisiertes Licht auf diese Flüssigkeiten fallen, so wird die Polarisationsebene des Lichtes beim Durchgang durch die Flüssigkeit gedreht. Stoffe mit dieser Eigenschaft nennt man daher optisch aktive Stoffe. Da der Drehwinkel von gelösten festen Stoffen von der Konzentration abhängig ist, kann die optische Aktivität z.B. dazu genutzt werden, um die Konzentration von Zuckerlösungen zu ermitteln.

Licht ist polarisierbar. Es verhält sich also wie eine Transversalwelle. Seinem Charakter nach ist es eine elektromagnetische Welle. Üblicherweise wird die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldvektors betrachtet.
Das Licht natürlichen Lichtquellen ist in der Regel nicht polarisiert. Eine solche Polarisation kann aber durch Reflexion des Lichtes an Oberflächen oder durch Brechung an speziellen Stoffen erfolgen. Licht kann auch durch Polarisationsfilter und Polarisationsfolien polarisiert werden.

Prismen sind Körper aus Glas oder Kunststoff. Sie können genutzt werden, um Licht in seine Bestandteile zu zerlegen, um es in eine andere Richtung zu lenken (Umlenkprismen) oder um den Lichtweg umzukehren (Umkehrprismen). Das auffallende Licht wird dabei gebrochen bzw. total reflektiert.
Genutzt werden Prismen z. B. in Spektralapparaten sowie in optischen Geräten wie Ferngläsern und Spiegelreflexkameras.

Fällt Licht auf die Oberfläche eines Körpers, so wird ein Teil des Lichtes reflektiert. Diese Reflexion kann regulär oder diffus erfolgen. Unabhängig von der Art der Reflexion des Lichtes gilt das Reflexionsgesetz:
Wenn Licht an einer Fläche reflektiert wird, so ist der Einfallswinkel gleich dem Reflexionswinkel. Es gilt:

$\alpha =\alpha \text{'}$

Einfallender Strahl, Einfallslot und reflektierter Strahl liegen in einer Ebene. Die Reflexion von Licht lässt sich mit dem Strahlenmodell oder mit dem Wellenmodell beschreiben. Sie tritt in Natur und Technik in vielfältiger Weise auf und ist dabei zum Teil unerwünscht und zum Teil erwünscht, z.B. bei Spiegeln.

Ein Regenbogen ist eine Naturerscheinung. Er ist zu beobachten, wenn man die Sonne im Rücken hat und eine abziehende Regenwolke von der Sonne beleuchtet wird. Charakteristisch für einen Regenbogen ist ein Farbband mit den Spektralfarben Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett, wobei die Farben stets in gleicher Reihenfolge auftreten.
Manchmal ist über einem Regenbogen ein zweiter, lichtschwächerer Nebenregenbogen zu beobachten, bei dem eine umgekehrte Farbfolge zu sehen ist.

* 25.09.1644 in Arhus
† 19.09.1710 in Kopenhagen

Er war ein dänischer Astronom, Mitarbeiter an der Pariser Sternwarte und Direktor der Sternwarte in Kopenhagen. RÖMER bestimmte aus der Verfinsterung der Jupitermonde erstmals die Lichtgeschwindigkeit.

* 17.12.1851 in Witten/Westfalen
† 27.08.1935 in Jena

Er war ein deutscher Chemiker, untersuchte die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Gläsern unterschiedlicher Zusammensetzung und entwickelte neue Glasarten. Zusammen mit ERNST ABBE (1840–1905) gründete er das Jenaer Glaswerk.

* 1580 in Leiden
† 30.10.1626 in Leiden

Er war ein niederländischer Mathematiker und Naturwissenschaftler, der sich u. a. mit den Eigenschaften von Licht und mit geodätischen Messungen beschäftigte.

Allgemein spricht man von einer Finsternis, wenn der Schatten eines Himmelskörpers auf die Oberfläche eines anderen trifft. Eine Sonnenfinsternis tritt dann ein, wenn der Schatten des Mondes auf die Erdoberfläche trifft. Der Mond befindet sich dann zwischen Sonne und Erde. Es ist Neumond.

Unter einem Spektrum versteht man in der Optik ein Farbband und damit ein Band, das aus Licht unterschiedlicher Wellenlängen bzw. Frequenzen besteht. Spektren erhält man durch Zerlegung des von einer Lichtquelle kommenden weißen Lichtes durch Prismen oder optische Gitter.
Nach der Art der Erzeugung unterscheidet man zwischen Prismenspektren und Gitterspektren.
Nach der Art der Spektren unterscheidet man zwischen kontinuierlichen Spektren und Linienspektren bzw. zwischen Emissionsspektren und Absorptionsspektren.
Unter Spektralanalyse versteht man eine Untersuchungsmethode, bei der man aus einer Untersuchung des Spektrums darauf schließen kann, welche Stoffe am Zustandekommen des Spektrums beteiligt waren. Entwickelt wurde die Spektralanalyse um 1860 gemeinsam von dem deutschen Physiker GUSTAV ROBERT KIRCHHOFF (1834-1887) und dem Chemiker ROBERT WILHELM BUNSEN (1811-1899).

Spiegelteleskope sind Beobachtungsgeräte, bei denen das Licht durch einen optischen Spiegel gesammelt wird. Weitere wichtige Bauteile sind ein oder mehrere Hilfsspiegel und das Okular, die in einem Tubus angeordnet sind. Die wichtigsten Typen von Spiegelteleskopen sind der NEWTON-Spiegel, der SCHMIDT-Spiegel und der CASSEGRAIN-Spiegel. Der größte gegenwärtig genutzte Spiegel, der aus einem Glasstück gefertigt ist, hat einen Durchmesser von 8,2 m.

Licht tritt mit Stoffen, durch die es hindurchtritt, in Wechselwirkung. Insbesondere kommt ist durch die Wechselwirkung von Licht mit kleinen Partikeln, Atomen und Molekülen zur Ablenkung eines Teils des Lichtes aus der geradlinigen Bahn. Diese Erscheinung wird als Streuung von Licht bezeichnet. Die Intensität des gestreuten Lichtes ist teilweise abhängig von der Wellenlänge. Eng verbunden mit der Streuung von Licht sind die verschiedenen Farben des Himmels, die man beobachten kann.
Darüber hinaus wird ein Teil des Lichtes von dem Stoff, den es durchdringt, aufgenommen (absorbiert). Wie stark diese Absorption ist, wird durch den Absorptionskoeffizienten erfasst.

Geht Licht von einem optisch dichten in einen optisch dünnen Stoff über, dann ist der Brechungswinkel größer als der Einfallswinkel. Bei einem Brechungswinkel von 90° gelangt das Licht gar nicht mehr in den zweiten Stoff, es verläuft entlang der Grenzfläche. Vergrößert man davon ausgehend den Einfallswinkel noch weiter, dann wird an Licht an der Grenzfläche vollständig reflektiert. Dieser Vorgang wird als Totalreflexion bezeichnet. Totalreflexion wird z.B. bei Lichtleitern genutzt. Sie spielt auch bei Luftspiegelungen eine Rolle.

Vierfarbendruck ist ein Druckverfahren, mit dem farbige Bücher oder andere farbige Materialien hergestellt werden. Auch bei Farbdruckern wird dieses Verfahren genutzt. Mithilfe der Grundfarben der subtraktiven Farbmischung (Gelb, Magenta, Cyan) sowie Schwarz erhält man durch Übereinanderdrucken bzw. Nebeneinanderdrucken die unterschiedlichsten Farben.

Grundlegende Kenntnisse über die Ausbreitung von Licht und die Wechselwirkung des Lichts mit Stoffen wurden bereits in der Sekundarstufe 1 vermittelt. Das gilt für die Schattenbildung ebenso wie für die Reflexion und die Brechung. Neu ist in der Oberstufe die Einbeziehung des huygensschen Prinzips. Damit ist bei Nutzung des Wellenmodells nicht nur eine Beschreibung, sondern auch eine Erklärung für Reflexion und Brechung möglich. Im Test geht es vorrangig darum zu prüfen, ob grundlegendes Wissen zu elementaren Grundlagen vorhanden ist und auf einfache Sachverhalte angewendet werden kann.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Ausbreitung von Licht und Wechselwirkung mit Stoffen".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

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Beugung, Interferenz und Polarisation sind wellentypische Erscheinungen, die mit dem Wellenmodell erklärt werden können. Spektren und die Spektralanalyse ermöglicht Aussagen über die Körper, von denen die betreffende Strahlung ausgegangen ist. Farbmischungen spielen nicht nur in der Mode eine Rolle, sondern werden auch bei vielen technischen Anwendungen genutzt. Ein Beispiel sind farbige Displays. Bei dem Test geht es um den Nachweis von Grundkenntnissen zur Wellenoptik und zum Inhaltsbereich Farben.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Beugung, Interferenz, Polarisation, Spektren".

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Zu den Grundlagen der Strahlenoptik gehört die Bildentstehung an Spiegeln und durch Linsen. Bei optischen Geräten werden die betreffenden physikalischen Grundlagen genutzt. In der Regel sind sie Inhalt des Physikunterrichts der Sekundarstufe 1, werden aber auch in der Sekundarstufe 2 benötigt. Mit dem Test können Sie ermitteln, inwieweit Sie elementare Grundlagen der Strahlenoptik beherrschen.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Bilder und optische Geräte".

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