.. meta:: :description: Übungsaufgaben zur Optik :keywords: Physik, Physik Aufgaben, Optik, Optik Aufgaben, Grundwissen, Schule, Lehrbuch .. _Aufgaben Optik: .. _Aufgaben zur Optik: Aufgaben zur Optik ================== .. _Aufgaben Ausbreitung des Lichts: Ausbreitung des Lichts ---------------------- Die folgenden Aufgaben beziehen sich auf den Abschnitt :ref:`Ausbreitung des Lichts `. ---- .. _oau01: * (\*) Weshalb trifft nur ein kleiner Anteil des Sonnenlichts auf die Erde? Wieso erscheint uns das Weltall als dunkel? :ref:`Lösung ` ---- .. _oau02: * (\*) Weshalb kann Licht nicht -- ähnlich wie Wasser -- in einem Behälter eingefangen und aufbewahrt werden? :ref:`Lösung ` ---- .. _Aufgaben Reflexion von Licht: Reflexion von Licht ------------------- Die folgenden Aufgaben beziehen sich auf den Abschnitt :ref:`Reflexion von Licht `. ---- .. _ore01: * (\*) Welche der Stoffe aus der folgenden Tabelle eignen sich dazu, Licht direkt (wie ein Spiegel) zu reflektieren? Welche Eigenschaft müssen ihre Oberflächen dafür besitzen? .. only:: html .. list-table:: :widths: 50 50 50 50 :header-rows: 0 :name: tab-reflexion * - Fensterglas - Kalkstein - Mehl - Eis * - Mattglas - Granit - Kochsalz - Schnee * - Kunststoff - Diamant - Zucker - Wasser * - Holz - Metall - Sirup - Nebel .. raw:: latex \begin{center} \begin{tabular}{|c|c|c|c|} \hline Fensterglas & Kalkstein & Mehl & Eis \\\hline Mattglas & Granit & Kochsalz & Schnee \\\hline Kunststoff & Diamant & Zucker & Wasser \\\hline Holz & Metall & Sirup & Nebel \\\hline \end{tabular} \end{center} :ref:`Lösung ` ---- .. _ore02: * (\*) Weshalb können wir nachts Sterne sehen, die unvorstellbar weit entfernt sind, aber auf der Erde eine Lichtquelle kaum :math:`\unit[50]{km}` weit sehen? :ref:`Lösung ` ---- .. _Aufgaben Lichtbrechung: Lichtbrechung ------------- Die folgenden Aufgaben beziehen sich auf den Abschnitt :ref:`Lichtbrechung `. ---- .. _obr01: * (\*) Ein optisches Medium hat eine Brechzahl von :math:`n=1,48`. Wie groß ist die Lichtgeschwindigkeit :math:`c` in diesem optischen Medium? :ref:`Lösung ` ---- .. _obr02: * (\*) Licht breitet sich sich in einem optischen Medium mit :math:`c=\unit[2,29 \cdot 10^8]{m/s}` aus. Wie groß ist die Brechzahl :math:`n` des optischen Mediums? :ref:`Lösung ` ---- .. _obr03: * (\**) Ein Lichtstrahl, der sich zunächst in Luft :math:`(n_1=1)` ausbreitet, fällt in einem Winkel :math:`\alpha = 30,0\degree` auf die Oberfläche eines transparenten Materials mit einer Brechzahl :math:`n_2=1,45` Lichtstrahl. Wie groß ist der Winkel :math:`\beta` des gebrochenen Lichtstrahls? :ref:`Lösung ` .. Ablenkungswinkel :math:`\beta`? ---- .. _obr04: * (\**) Ein Lichtstrahl geht von Quarzglas :math:`(n_1 = 1,46)` in Flintglas :math:`(n_2 = 1,70)` über. Wie groß ist hierbei die relative Brechzahl :math:`\frac{n_2}{n_1}`? Wie groß ist der Winkel :math:`\beta` des gebrochenen Lichtstrahls, wenn der Winkel des einfallenden Lichtstrahls :math:`\alpha = 20\degree` beträgt? :ref:`Lösung ` ---- .. _obr05: * (\**) Ein Lichtstrahl, der sich zunächst in Luft :math:`(n_1=1)` ausbreitet, fällt in einem Winkel :math:`\alpha_1= 50,0\degree` auf die Oberfläche eines transparenten Materials. Der Winkel des gebrochenen Lichtstrahls beträgt :math:`\beta_1= 30,9\degree`. Im gleichen Winkel :math:`\alpha_2 = \beta_1` trifft der Lichtstrahl auf ein zweites transparentes Material, wobei der Winkel des zum zweiten mal gebrochenen Lichtstrahls :math:`\beta_2 = 33,6\degree` beträgt. Wie groß sind die beiden Brechzahlen :math:`n_2` und :math:`n_3` beider Materialien? :ref:`Lösung ` ---- .. _obr06: * (\**) Wie groß ist der Grenzwinkel :math:`\alpha_{\mathrm{max}}`, wenn ein Lichtstrahl von Diamant :math:`(n_1 = 2,4)` in Luft :math:`(n_2 = 1)` übergeht? Was passiert, wenn für den Einfallswinkel :math:`\alpha > \alpha_{\mathrm{max}}` gilt? :ref:`Lösung ` ---- .. _obr07: * (\*) In welchen zwei möglichen Fällen wird Licht, das von einem durchsichtigen Medium in ein anderes übergeht, *nicht* gebrochen? :ref:`Lösung ` .. * Ein Lichtstrahl geht von Luft in Glycerin über. Wie groß ist der .. Brechungswinkel des Strahls, wenn der Einfallswinkel :math:`30 \degree` beträgt? .. * .. * Wodurch unterscheiden sich virtuelle Bilder von reellen? ---- .. _Aufgaben Linsensysteme: Linsensysteme ------------- Die folgenden Aufgaben beziehen sich auf den Abschnitt :ref:`Linsensysteme `. ---- .. _oli01: * (\*) Eine Sammellinse hat eine Brennweite von :math:`f=\unit[150]{mm}`. Wie groß ist ihre Brechkraft :math:`D`? :ref:`Lösung ` ---- .. _oli02: * (\*) Eine Zerstreuungslinse hat eine Brechkraft von :math:`D=\unit[-4,0]{dpt}`. Wie groß ist ihre Brennweite :math:`f`? :ref:`Lösung ` ---- .. _oli03: * (\*) Welche Brennweite :math:`f_{\mathrm{ges}}` hat eine Kombination zweier Sammellinsen, deren Brennweiten :math:`f_1 = \unit[50]{mm}` und :math:`f_2 = \unit[75]{mm}` betragen? :ref:`Lösung ` ---- .. _oli04: * (\**) Die Brechkraft einer dünnen Linse beträgt :math:`D = \unit[5,0]{dpt}`. Ein Gegenstand befindet sich im Abstand :math:`g = \unit[60]{cm}` vor der Linse. In welcher Entfernung :math:`b` von der Linse befindet sich das Bild des Gegenstands? Wie groß ist der Abbildungsmaßstab :math:`\tilde{\beta}`? :ref:`Lösung ` ---- .. _oli05: * (\**) Eine Zerstreuungslinse hat eine Brechkraft von :math:`\unit[-8,0]{dpt}`. Wie groß ist die Brennweite des der Linse, und an welcher Stelle :math:`b` befindet sich das eines Gegenstands, der sich in :math:`g=\unit[9,0]{cm}` Entfernung von der Linse befindet? :ref:`Lösung ` ---- .. _Aufgaben Optische Geräte: Optische Geräte --------------- Die folgenden Aufgaben beziehen sich auf den Abschnitt :ref:`Optische Geräte `. ---- .. _oge01: * (\*) Ein Kepler-Fernrohr hat ein Objektiv mit einer Brennweite von :math:`f_{\mathrm{Obj}} = \unit[32]{cm}` und ein Okular mit einer Brennweite von :math:`f_{\mathrm{Ok}} = \unit[4]{cm}`. Welche Vergrößerung hat das Fernrohr insgesamt? :ref:`Lösung ` ---- .. foo .. only:: html :ref:`Zurück zum Skript `