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Reflexion, Brechung, Beugung

Treffen Wellen auf eine Grenzfläche oder ein Hindernis, ändern sie ihre Richtung: Sie werden reflektiert, gebrochen oder gebeugt.

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Drei Phänomene

Reflexion

An einer Grenzfläche oder einem Hindernis ändert eine Welle ihre Richtung.

  • Reflexion:ein Teil der Welle wird an der Grenzfläche zurückgeworfen.
  • Lot:alle Winkel werden zur Senkrechten auf der Grenzfläche gemessen, nie zur Fläche selbst.
Merke

Reflexionsgesetz:

\(\alpha=\alpha'\)

Reflexion: Ein Teil der Welle wird an der Grenzfläche zurückgeworfen; Winkel misst man zum Lot.

Brechung: Im neuen Medium ändert sich \(c\), die Welle knickt ab; ins Medium mit größerer Brechzahl \(n\) zum Lot hin.

Beugung: Hinter Öffnung oder Kante läuft die Welle auch in den Schattenraum, am stärksten bei Spaltbreite \(\approx\lambda\).

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Brechung

  • Ursache:im neuen Medium ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit \(c\) anders, dadurch knickt die Welle ab.
  • Richtung:ins optisch dichtere Medium (größere Brechzahl \(n\), kleineres \(c\)) knickt sie zum Lot hin.
  • Bekannt:Brechzahl und Brechungsgesetz kennst du aus der Optik (Klasse 11).
Merke

Brechungsgesetz (Snellius):

\(n_1\sin\alpha=n_2\sin\beta\)

Reflexion und Brechung

Der gestrichelte Strahl wird reflektiert (gleicher Winkel), der violette gebrochen — er knickt ins dichtere Medium zum Lot hin.

Medium 1 (Luft) Medium 2
Der reflektierte Strahl hat denselben Winkel wie der einfallende (α = α'). Der gebrochene Strahl knickt beim Übergang ins dichtere Medium zum Lot hin (β < α). Es gilt \(n_1\sin\alpha=n_2\sin\beta\).

Beugung

  • Beugung:hinter einer Öffnung oder Kante läuft die Welle auch in den geometrischen Schattenraum.
  • Stärke:je kleiner die Öffnung im Vergleich zu \(\lambda\), desto stärker; am deutlichsten bei Spaltbreite \(\approx\lambda\).
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Allgemeine Hinweise

Zum Lot

Alle Winkel werden zum Lot (Senkrechten) gemessen, nie zur Fläche.

Rechner-Modus

Bei \(\sin/\arcsin\) auf Grad (DEG) achten.

Beugung

Stark, wenn Spalt ≈ Wellenlänge.

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