Übungen zur Physik II Übungsblatt Nr. 6 Aufgabe 1

Labor Technische Physik
Übungen zur Physik II
Übungsblatt Nr. 6
Thema: Wellenoptik, Interferenz und Beugung
ACHTUNG: Für die Lichtgeschwindigkeit verwenden Sie bei den Berechnungen
den Wert c = 3 · 108 ms
Aufgabe 1:
Gelbes Licht hat in Luft eine Wellenlänge von λL = 600 nm . Ein Strahl dieses
Lichts trifft unter einem Einfallswinkel α = 64, 2◦ auf eine planparallele Glasplatte der Dicke d = 3 cm. Der Brechungswinkel im Glas ist β = 36, 9◦ .
1. Skizzieren Sie den Verlauf eines Lichtstrahls, der die Glasplatte durchsetzt.
2. Bestimmen Sie die Frequenz fG , die Geschwindigkeit cG und die Wellenlänge λG des Lichtes im Glas.
3. Bestimmen Sie den Versatz s , um den ein Lichtstrahl nach dem Durchgang
durch die Glasplatte gegen seine geradlinige Ausbreitung verschoben wird.
(Verwenden Sie für sin (27, 3◦ ) = 0, 46.)
Aufgabe 2:
Auf eine Glasplatte mit dem Brechungsindex n2 = 1, 6 ist eine lichtdurchlässige
Beschichtung der Dicke d = 200 nm und der Brechzahl n1 = 1, 5 aufgebracht. Monochromatisches Licht mit einer Wellenlänge von λL = 600 nm in Luft trifft senkrecht aus der Luft auf die lichtdurchlässige Beschichtung.
1. Welcher Gangunterschied besteht zwischen den beiden Strahlen, die an der
Vorderseite bzw. an der Rückseite der Schicht reflektiert werden?
2. Welcher Gangunterschied besteht zwischen einem direkt durch die Schicht
ins Glas eintretenden Lichtstrahl und einem nach zweimaliger Reflexion
(an den Grenzschichten der Beschichtung) in Glas eintretenden Strahl?
3. Lösen Sie die Teilaufgaben 1. und 2. für den Fall, dass die Glasplatte durch
eine andere mit einem Brechungsindex n3 = 1, 4 ersetzt wird.
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Version: 21. Juni 2016
Labor Technische Physik
Aufgabe 3:
Frau Hippauf möchte die Dicke h eines ihrer Haare ausmessen und legt dieses vorsichtig zwischen zwei planparallele Glasplatten. Bei der Bestrahlung mit monochromatischem, parallelem Licht stellt sich in Reflexion das nebenstehend skizzierte Interferenzmuster ein.
Frau Hippauf misst für a = 1, 50 cm. Berechnen Sie aus
λ = 600 nm und L = 10 cm die Dicke des Haares.
Aufgabe 4:
Eine Glasplatte mit Brechungsindex nG = 1, 6 ist mit einer dünnen Schicht mit
nF = 1, 5 überzogen. Eine monochromatische ebene Welle variabler Wellenlänge
fällt senkrecht auf die Platte. Licht der Wellenlänge λ = 600 nm wird stark
reflektiert, Licht der Wellenlänge λ = 700 nm wird nicht reflektiert.
Welche Dicke d hat die Schicht?
Aufgabe 5:
Mit einem Satelliten werden aus einer Höhe von h = 150 km über dem Erdboden
Fotos von der Erde aufgenommen. Welchen Durchmesser d muss das Kameraobjektiv mindestens haben um Objekte auf dem Erdboden der Größe s = 1 m,
bei einer Wellenlänge λ = 550 nm, noch deutlich voneinander unterscheiden zu
können?
Aufgabe 6:
Ein Spalt hat die Breite b = 0, 3 mm . Auf den Spalt fällt senkrecht monochromatisches Licht. Parallel zur Spaltebene wird auf einem s = 3m entfernten Schirm
folgendes beobachtet: In der Mitte einen hellen Streifen und links und rechts
davon jeweils dunkle Streifen, welche jeweils einen Abstand von d = 10 mm zum
hellen Streifen aufweisen.
Welche Wellenlänge λ hat die Lichtquelle?
Aufgabe 7:
Auf ein optisches Strichgitter, das auf einem Millimeter 100 Striche hat, fällt ein
paralleles Bündel weißes Licht senkrecht ein. Mit Hilfe einer dicht hinter dem
Gitter angeordneten Sammellinse von f = 30 cm Brennweite wird auf einem
geeignet angebrachten Schirm ein Spektrum erzeugt.
Berechnen Sie den Abstand auf dem Schirm der Farbe Rot (λrot = 760 nm) im
Spektrum zweiter Ordnung zur Mitte des Schirms.
Version: 21. Juni 2016
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