Totalrefelxion im Aquarium

Wissenschaft Physik
#1

Hallo! Undzwar habe ich eine Hausaufgabe in Physik die ich so vom Rechnen her verstanden habe, allerdings bin ich mir nicht sicher wie viel ich bei dieser Aufgabe rechnen muss.
Hier die Aufgabe:

Ein Aquarium mit den Innenmaßen l=45cm b=30cm und h=35cm ist bis 5cm unter den Rand mit Wasser gefüllt. Der Boden ist verspiegelt. Ein Lichtbündel trifft unter einem Einfallswinkel von 60 Grad in der Mitte des Aquariums auf die Wasseroberfläche.
a) Zeichne das Aquarium in einem sinnvollen Maßstab
b) Berechne und konstruiere den Strahlenverlauf!

Die erste Brechung erfolgt ja von Luft zu Wasser und da habe ich einen Winkel von 40,55 Grad rausbekommen. Allerdings müsste dieser Strahl ja dann durch das Glas gebrochen werden (es ist aber nicht das Material genannt, also Kronglas z.b.) und es steht ja da das nur der Boden verspiegelt ist. Allerdings trifft der Strahl bei meinen Berechnungen nicht auf den Boden. Könnte die Aufgabe auch so gemeint sein, dass auch die Seitenwände verspiegelt sind? Oder ist mit der „Mitte des Aquariums“ etwas anderes gemeint?

#2

Hallo!

Ein Aquarium mit den Innenmaßen l=45cm b=30cm und h=35cm ist
bis 5cm unter den Rand mit Wasser gefüllt. Der Boden ist
verspiegelt. Ein Lichtbündel trifft unter einem Einfallswinkel
von 60 Grad in der Mitte des Aquariums auf die
Wasseroberfläche.
a) Zeichne das Aquarium in einem sinnvollen Maßstab
b) Berechne und konstruiere den Strahlenverlauf!

Die erste Brechung erfolgt ja von Luft zu Wasser und da habe
ich einen Winkel von 40,55 Grad rausbekommen. Allerdings
müsste dieser Strahl ja dann durch das Glas gebrochen werden…

Ist der Aquariumboden an seiner wasserseitigen Oberfläche verspiegelt, durchläuft der Strahl jedenfalls bis dahin keine Glasschicht, sind als Medien nur Luft und Wasser beteiligt.

Gruß
Wolfgang

#3

Hallo,
sinnvoll ( insbesondere bei Verwendung des Begriffes „Totalreflexion“ ) erscheint mir das
Experiment nur, wenn der Lichtstrahl zuerst durch die Wasseroberfläche geht,
dann eine Seitenwand „streift“ ( hier wäre die TR zwischen Wasser und Glas ),
dann auf den verspiegelten Boden trifft
und zuletzt das Wasser oben wieder verlässt.
Wahlweise könnte der Strahl auch vor dem Boden 2x eine Seitenwandreflexion erfahren oder eine vor und eine nach dem Boden
oder 2x nach dem Boden
oder …
Viel Erfolg
Thomas

#4

Hallo Hausaufgabenneuzugang Saaraaa,

was ist denn nun bei deiner Hausaufgabe eigentlich gefragt?

#5

was ist denn nun bei deiner Hausaufgabe eigentlich gefragt?

Der Strahlengang durch eine Küvette für „Eimeranalysen“. Auf einem Nordmeer- Trawler bei elf Beaufort. Was denn sonst!?

#6

Hallo Saaraaaa,

meine Nachfrage bezieht sich auf: „Totalreflexion“.

Wird in der Aufgabe überhaupt nach ihr gefragt?
Warum steht der Begriff: „Totalreflexion“ in der Überschrift zu deiner Anfrage?

#7

Hallo Wolfgang Dreyer,

verspiegelt, durchläuft der Strahl jedenfalls bis dahin keine
Glasschicht, sind als Medien nur Luft und Wasser beteiligt.

… und an der Grenzschicht Wasser/Luft tritt laut Versuchsaufbau keine Totalreflexion des am Spiegel im Aquariumboden reflektierten Lichtstrahls auf.

Gruß

Sven Glückspilz

#8

Hi,

Ein Aquarium mit den Innenmaßen l=45cm b=30cm und h=35cm ist
bis 5cm unter den Rand mit Wasser gefüllt. Der Boden ist
verspiegelt. Ein Lichtbündel trifft unter einem Einfallswinkel
von 60 Grad in der Mitte des Aquariums auf die
Wasseroberfläche.
a) Zeichne das Aquarium in einem sinnvollen Maßstab
b) Berechne und konstruiere den Strahlenverlauf!

Die erste Brechung erfolgt ja von Luft zu Wasser und da habe
ich einen Winkel von 40,55 Grad rausbekommen.

Nehme ich jetzt mal als korrekt an.

Allerdings müsste dieser Strahl ja dann durch das Glas gebrochen werden
(es ist aber nicht das Material genannt, also Kronglas z.b.)
und es steht ja da das nur der Boden verspiegelt ist.

Natürlich wird der Strahl zum dichteren Medium, Glas, gebrochen, dann an der Spiegelschicht reflektiert und beim Austritt wieder zum anderen Medium gebrochen. D.h. Einfallswinkel = Ausfallswinkel. Ansonsten wären keine exakten virtuellen Bilder bei einem Spiegel, egal in welchem Medium, möglich.

Allerdings trifft der Strahl bei meinen Berechnungen nicht auf
den Boden.

Sollte er aber.

Könnte die Aufgabe auch so gemeint sein, dass auch

die Seitenwände verspiegelt sind?

Nein!

Oder ist mit der „Mitte des Aquariums“ etwas anderes gemeint?

Nein!

Vllt. die Richtungen zum Lot verwechselt? Kann ja sein.

Gruß vom Raben