Übungen zur Physik für Chemiker II SoSe 21
Prof. Dr. M. Agio, L. Strauch Übungsblatt 14 Ausgabe: Di, 13.07.2021
Aufgabe 1.
(a) Ein Strahl unpolarisierten Lichts trifft so auf eine Glasplatte mit der Brechzahl𝑛, dass der gebrochene und der reflektierte Strahl aufeinander senkrecht stehen. Der reflektierte Strahl ist dann vollständig polarisiert.
Leiten Sie für diesen speziellen Fall anhand einer Zeichnung die Beziehung tan(𝜖) = 𝑛 zwischen dem Einfallswinkel 𝜖und der Brechzahl 𝑛her.
(b) Ein Lichtbündel tritt durch zwei Polarisationsfilter, deren Polarisationsrichtungen um 60°
gegeneinander verdreht sind. Die Amplitude des elektrischen Feldvektors nach Durchgang durch den ersten Filter ist 𝐴1, die Amplitude nach Durchgang durch den zweiten Filter ist 𝐴2.
Berechnen Sie das Verhältnis 𝐴𝐴1
2.
(c) Stellt man zwischen die beiden Filter der Teilaufgabe (b) einen dritten Polarisationsfilter, so kann man dadurch die Amplitude des insgesamt durchgelassenen Lichts erhöhen.
Geben Sie eine geeignete Stellung des dritten Filters an.
Weisen Sie die Erhöhung der Amplitude durch Rechnung unter Verwendung einer geeigneten Zeichung nach.
Aufgabe 2.
Ein Glasprisma hat als Grundfläche ein rechtwinklig-gleichschenkliges Dreieck, deren Schen- kellänge je 10 cm lang sind. Ein schmales, einfarbiges Lichtbündel trifft in der Mitte der Seitenfläche unter dem Einfallswinkel 30° auf das Prisma. Unter welchem Winkel verlässt der Lichtstrahl das Prisma ?
(Die Brechzahl für dieses Licht beträgt 1, 5).
Aufgabe 3.
Ein Lichtstrahl trifft auf eine Glaskugel mit Radius𝑅 und Brechzahl𝑛im Abstand ℎvon der Achse und wird an der rückseitigen Oberfläche reflektiert.
1
(a) Wo schneidet der Lichtstrahl die Achse ?
(b) Unter welchem Winkel 𝛿 gegen den einfallenden Strahl verlässt der Strahl die Kugel nach ein- bzw. zweimaliger Reflexion ?
(c) Für welches Verhältnis 𝑅ℎ wird𝛿 maximal ?
(d) Zeigen Sie, dass für 𝑛 = 1.33(Wassertropfen) bei einmaliger Reflexion 𝛿min=138° und bei zweimaliger Reflexion𝛿min =128° gilt.
Aufgabe 4.
Zwei dünne Linsen mit Brennweite 𝑓1 und 𝑓2 haben einen Abstand 𝐷 mit 𝐷 < 𝑓1 und 𝐷 < 𝑓2. Wie groß ist die Brennweite des Linsensystems mit𝑓1 =10 cm, 𝑓2 =50 cm und 𝐷 =5 cm ?
2
