Lichtbrechung, Totalreflexion und Dispersion in der Jahrgangsstufe 7

Im Rahmen des Physikunterrichts gingen die Klassen 7b, 7d und 7e der Frage nach, wie man Licht um eine Kurve leiten kann. Beispiele für dieses Phänomen gibt es reichlich. So werden Glasfaserkabel genutzt, um für das Internet Daten mittels Lichtimpulsen überall hinzuleiten. Auch Mediziner profitieren von dieser Technik. So können diese mit ganz kleinen Instrumenten Operationen durchführen, die sehr schnell verheilen. Hierbei wird nicht, wie früher, ein großer Schnitt gesetzt. Stattdessen wird ein kleines Loch in die Haut geschnitten, durch das die Operationswerkzeuge, Kamera und Licht eingeführt werden.

Durch Experimente an einer großen, mit Wasser gefüllten Schale erkannten die Schülerinnen und Schüler, dass Licht beim Übergang vom Luft in Wasser gebrochen bzw. abgelenkt wird. (Hält man zum Beispiel ein Lineal in eine Wasserschale, dann sieht es von oben so aus, als ob das eigentlich vollkommen gerade Lineal im Wasser einen Knick macht.) Leuchtet Licht in einem Einfallswinkel von 48 ° und mehr im Wasser auf die Oberfläche, so tritt das Licht nicht nach außen, sondern wird nach innen reflektiert und kann so auch um Kurven geleitet werden (Totalreflexion).

Jeder hat schon einmal einen Regenbogen gesehen, weiß aber nicht unbedingt, wie es zu diesen Farben kommt. Nun, Regenbögen können sich nur dort entwickeln, wo Sonnenlicht auf Regentropfen oder Nebel trifft. Das Sonnenlicht wird dabei an der Regentropfenoberfläche gebrochen und in die Regenbogenfarben (Spektralfarben) aufgeteilt. Diese Lichtbrechung nennt man Dispersion. Man kann sie aber nur sehen, wenn sich die Sonne hinter einem  und sich die Regentropfen / der Nebel vor einem befinden. Diese Lichtbrechung haben wir mittels eines Prismas, das von einer Lampe angestrahlt wurde, nachgestellt. Das Ergebnis war ein schöner Regenbogen auf dem Fußboden des Physikraums (siehe Fotos).

(Bericht und Fotos: Dietmar Zerwas)