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Licht ist eine elektromagnetische Welle. Im Vakuum breitet es sich mit c = 3,00 × 10⁸ m/s aus (in Luft nur wenig langsamer), und wie jede Welle gehorcht es c = f·λ. Sichtbares Licht hat Wellenlängen von etwa 400 nm bis 750 nm: Rot hat die größte Wellenlänge und die niedrigste Frequenz, Violett die kleinste Wellenlänge und die höchste Frequenz.

In der geometrischen Optik wird Licht als Strahlen modelliert, die sich geradlinig ausbreiten und an einem Spiegel oder an der Grenzfläche zwischen zwei Stoffen ihre Richtung ändern. An einem Spiegel gilt: Der Reflexionswinkel ist gleich dem Einfallswinkel, beide vom Lot aus gemessen. Eine im Vergleich zur Wellenlänge glatte Oberfläche liefert ein scharfes Bild; eine raue Oberfläche streut Licht in alle Richtungen (diffuse Reflexion).

Weißes Licht ist eine ziemlich gleichmäßige Mischung aller sichtbaren Wellenlängen. Weil die Brechzahl eines Stoffs von der Wellenlänge abhängt, wird jede Farbe unterschiedlich stark gebrochen: Das ist die Dispersion. In Glas und Wasser ist die Brechzahl für kürzere Wellenlängen größer, darum wird Violett stärker gebrochen als Rot. Ein Regenbogen entsteht, wenn Sonnenlicht beim Eintritt in einen Regentropfen gebrochen, an dessen Rückseite reflektiert und beim Austritt erneut gebrochen wird.

Versuch: Das Reflexionsgesetz prüfen

1. Zeichne eine gerade Linie quer über das Papier und stelle den Spiegel mit der spiegelnden Seite entlang dieser Linie darauf.
2. Zeichne das Lot: eine Linie im Winkel von 90° zur Spiegellinie, in der Mitte des Blatts.
3. Lass einen schmalen Lichtstrahl so über das Papier laufen, dass er den Spiegel genau dort trifft, wo das Lot auf ihn stößt.
4. Markiere den einfallenden und den reflektierten Strahl mit je zwei Bleistiftpunkten, nimm dann den Spiegel weg und zeichne die Strahlen mit dem Lineal ein.
5. Miss den Einfallswinkel i und den Reflexionswinkel r vom Lot aus.
6. Wiederhole das für mindestens fünf Winkel (zum Beispiel 15°, 30°, 45°, 60°, 75°) und trage r gegen i auf.

Einfallswinkel i (°)	Reflexionswinkel r (°)	Differenz r − i (°)
15
30
45
60
75

Fragen

1. Formuliere das Reflexionsgesetz und zeichne ein beschriftetes Strahlendiagramm (einfallender Strahl, reflektierter Strahl, Lot, i und r).

2. Berechne die Frequenz von rotem Licht mit λ = 700 nm.

3. Erkläre mithilfe der Brechzahl, warum ein Prisma weißes Licht zu einem Spektrum auffächert.

4. Deine Ergebnisse: Gilt r = i? Nenne zwei Fehlerquellen in deinem Versuch und wie man sie verringert.

Quellen zu jeder Angabe auf diesem Blatt: echoesof.science/school/de/light/sources/

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