/ Physik

Optik

Geometrische und Wellenoptik: Snelliussches Brechungsgesetz, Totalreflexion, Linsengleichung, Abbildungsmaßstab, Lupen-, Mikroskop- und Teleskopvergrößerung, Beugung am Gitter, relativistischer Doppler-Effekt sowie Photonenenergie und Photonenimpuls.

11 Rechner in dieser Kategorie, jeweils mit automatischer Variablen-Umstellung.

Snelliussches Brechungsgesetz

Brechung von Licht an einer Grenzfläche zweier Medien: n₁ · sin(θ₁) = n₂ · sin(θ₂). Winkel θ in Grad gegen das Lot.

Totalreflexion (Grenzwinkel)

Grenzwinkel der Totalreflexion beim Übergang von einem optisch dichteren in ein dünneres Medium: sin(θ_c) = n₂ / n₁. Voraussetzung n₁ > n₂. Winkel in Grad.

Linsengleichung

Abbildung an einer dünnen Linse: 1 / f = 1 / g + 1 / b. Verknüpft Brennweite f, Gegenstandsweite g und Bildweite b.

Abbildungsmaßstab

Verhältnis von Bildweite zu Gegenstandsweite: β = b / g. Gibt an, wie stark das Bild gegenüber dem Gegenstand vergrößert ist.

Lupenvergrößerung

Vergrößerung einer Lupe bezogen auf die deutliche Sehweite s₀ = 0,25 m: V = 0,25 / f. Eine Lupe mit f = 5 cm hat damit V = 5.

Mikroskop-Vergrößerung

Gesamtvergrößerung eines Mikroskops aus optischer Tubuslänge l, Objektiv- und Okularbrennweite: V = (l · 0,25) / (f_ob · f_ok). Bezugssehweite s₀ = 0,25 m.

Teleskop-Vergrößerung

Winkelvergrößerung eines astronomischen Teleskops: V = f_ob / f_ok. Großes Objektiv und kurzes Okular ergeben hohe Vergrößerung.

Lage der Hauptmaxima am optischen Gitter: d · sin(θ) = n · λ. Gitterkonstante d, Beugungsordnung n (ganzzahlig), Winkel θ in Grad.

Doppler-Effekt (Licht)

Relativistischer longitudinaler Doppler-Effekt: f' = f · √((1 + v/c) / (1 − v/c)). Positives v bedeutet Annäherung (Blauverschiebung), negatives v Entfernung (Rotverschiebung).

Photonenenergie

Energie eines Lichtquants: E = h · f mit h = 6,62607015·10⁻³⁴ J·s. Grundlage des Photoeffekts und der Quantenoptik.

Impuls eines Lichtquants: p = h / λ. Trotz fehlender Ruhemasse trägt jedes Photon einen Impuls — Grundlage von Strahlungsdruck und Compton-Streuung.