Kontrolle Physik-Grundkurs Klasse 12 2.12.2011 1. Bringt man in ...

Kontrolle Physik-Grundkurs Klasse 12
2.12.2011
1. Bringt man in einen Laserstrahl ein senkrechtes stehendes Haar, so entsteht auf einem
Schirm ein Interferenzmuster.
a) Beschreiben Sie dieses Muster. (3)
b) Erklären Sie, wie dieses Muster entsteht. (4)
c) Die Maxima 1. Ordnung sollen einen möglichst großen Abstand voneinander haben.
Beschreiben Sie mit Hilfe der entsprechenden Gleichung für den Doppelspalt, welche
Möglichkeiten das Experiment dazu bietet. (3)
d) Ein Haar hat eine Dicke von 0,06 mm. Auf einem 2 m entferntem Schirm haben die beiden
Maxima 1. Ordnung einen Abstand von 4,6 cm Welche Wellenlänge hat das Licht des
verwendeten Lasers?
Welcher Farbe entspricht das? (5)
2. Seifenblasen erscheinen im weißen Licht bunt.
a) Erklären Sie mit Hilfe einer Skizze, wie diese Farben entstehen. (4)
b) Erklären Sie, warum bei Glasscheiben solche Farben nicht auftreten können. (2)
3. Erklären Sie, warum ein Polarisationsfilter beim Fotografieren störende Reflexionen
beseitigen können. (2)

Lösungen
1. a) In direkter Linie gegenüber dem Laser entsteht ein heller Punkt (Maximum 0. Ordnung).
Daneben kommen auf jeder Seite zwei Gebiete, auf die kein Licht fällt (Minima). Danach
folgen in regelmäßigem Abstand Maxima und Minima, wobei die Maxima immer schwächer
werden. Die Anordnung ist waagerecht.
b) Das Haar hat zwei Kanten, die das Laserlicht beugen. Die Kanten sind die Erreger zweier
Kreiswellen, die sich dann überlagern, es kommt zu Interferenzen. Die Gebiete der Maxima
sind Überlagerungen von gleichphasig schwingenden Wellen (Verstärkung), die Gebiete der
Minima sind Überlagerungen von gegenphasig schwingenden Wellen (Auslöschung)
s1
c) Mit Hilfe der Maximum-Gleichung am Doppelspalt
b e
=
λ
erkennt man folgende
Möglichkeiten für ein möglichst großes s:
* Der Abstand Laser - Schirm e muss groß sein,
* Die Wellenlänge des Lasers muss groß sein,
* Die Breite des Doppelpaltes (Haar) muss klein sein.
d)
geg.:
−
d=
0,
06⋅10
e = 2m
2⋅s
= 4,
6⋅10
1
−2
3
m
m
1
ges.: λ
Lösung: Es gilt die Gleichung für Maxima am Doppelspalt.
λ s1
=
b e
λ =
λ =
s
e
1
1
1
⋅b
−2
2,
3⋅10
m
−
⋅0,
06⋅10
2m
−
λ = 6,
9⋅10
7
m
3
m
λ = 690nm
Antwort: Das Laserlicht hat eine Wellenlänge von 690 nm. Das ist rotes Licht.
2. a) Trifft weißes Licht auf die dünne Seifenhaut, wird es an der vorderen und hinteren
Begrenzung reflektiert. Dieses Licht kann interferieren.
Weißes Licht besteht aus allen möglichen Farben. Verschiedene Farben haben
unterschiedliche Wellenlängen.
Bei einer bestimmten Schichtdicke können Wellenzüge konstruktiv oder destruktiv
interferieren. Das hängt davon ab, wie lang ihr Weg in der Seifenhaut ist.
Wellen, die konstruktiv interferieren, sind als farbiges Licht sichtbar.
b) Die Wellenzüge des Lichtes sind sehr kurz. Bei einer dicken Glasscheibe kann ein
Wellenzug nicht an den beiden Rändern reflektiert werden, um dann zu interferieren.
3. Fällt Licht schräg auf eine reflektierende Fläche, ist das reflektierte Licht polarisiert. Ein
Polarisationsfilter lässt nur Licht einer Schwingungsebene hindurch. Bei geeigneter Drehung
des Filters vor dem Objektiv wird das polarisierte Licht der Reflexion nicht hindurchgelassen.