206. Brechung durch ein Prisma.

Ist ein durchsichtiger Stoff von zwei gegen einander geneigten Flächen

begrenzt, so nennt man ihn ein #optisches Prisma# (Fig. 269). Trifft der

Lichtstrahl unter dem Winkel ~i~ die erste Fläche, so wird er unter dem

Winkel ~r~ gebrochen, so daß

sin i

~----- = n~;

sin r

er trifft dann unter dem Winkel ~i′ (= α - r)~ die zweite Fläche, wird

dort nochmals gebrochen, so daß

sin i′ 1

~------ = -~,

sin r′ n

hat also beim Austritte eine andere Richtung; der Lichtstrahl ist

durch das Prisma abgelenkt worden. Der Winkel ~α~ heißt der ^brechende

Winkel^ des Prismas. Man benützt Prismen zur Bestimmung des

Brechungskoeffizienten nach folgenden zwei Methoden:

[Abbildung: Fig. 269.]

[Abbildung: Fig. 270.]

1) ^Methode der senkrechten Inzidenz^ (Fig. 270). Man läßt den

Lichtstrahl senkrecht auf die erste Fläche fallen, so wird er nur von

der zweiten gebrochen. Man mißt den brechenden Winkel ~α~ und die

Ablenkung ~δ~, so ist ~i = α~, ~r = α + δ~, also

sin i 1 sin (α + δ)

~----- = -~, also ~n = -----------~.

sin r n sin α

[Abbildung: Fig. 271.]

2) ^Methode durch das Minimum der Ablenkung^ (Fig. 271). Stellt man das

Prisma so, daß der Lichtstrahl beim Ein- und Austritt gleiche Winkel

mit den Prismenflächen macht, so findet man, daß er dann gerade am

wenigsten abgelenkt ist; dreht man das Prisma ein wenig nach der einen

oder anderen Seite, so wird der Lichtstrahl stärker abgelenkt. Stellt

man das Prisma so, daß der Lichtstrahl das Minimum der Ablenkung zeigt,

und mißt den brechenden Winkel ~α~ des Prismas und die Ablenkung ~δ~, so

ist

sin i α δ α sin ½ (α + δ)

~----- = n~, aber ~i = - + -~, ~r = -~, also ~n = -------------~.

sin r 2 2 2 sin (½ α)

[Abbildung: Fig. 272.]

Konstruktion: Ist ~POP′~ der senkrechte Querschnitt des Prismas (Fig.

272) und ist ~SX~ ein einfallender Strahl, so wird er gebrochen, kommt

nach ~Y~ und wird dort nach ~Z~ gebrochen. Der Gang dieser Lichtstrahlen

kann mit Hilfe der früheren ^Konstruktion^ gefunden werden. Wir

beschreiben um ~O~ die Kreise ~C₁~ und ~Cₙ~, ziehen ~JO ∥ SX~, dann ~JK

⊥ OP~, so ist ~LO~ die Richtung des gebrochenen Strahles ~XY~.

Für die Brechung von Glas in Luft bei der Fläche ~OP′~ haben wir zu

machen ~LK′ ⊥ OP′~ finden dadurch ~J′~, also ~J′O~ als Richtung des

gebrochenen Strahles; demnach ~YZ ∥ J′O~. Der einfallende Strahl ~SX~

wird also durch die Brechung an den zwei Flächen des Prismas um den

Winkel ~δ = JOJ′~ abgelenkt.

Aufgaben:

#123.# Auf ein Prisma mit dem brechenden Winkel ~α~ = 33° fällt ein

Lichtstrahl unter ~i~ = 53°. Unter welchem Winkel verläßt er das Prisma

und um welchen Winkel wird er im ganzen abgelenkt, wenn ~n~ = 1,6 ist?

Wie stellt sich die Lösung für ~i~ = 20° oder für ~α~ = 42°?

(Konstruktion und Berechnung.)

#124.# Auf ein Prisma vom brechenden Winkel ~α~ = 10° fällt in einer zur

brechenden Kante senkrechten Ebene ein Lichtstrahl unter ~i~ = 17°,

jedoch von der Seite her, auf welcher die brechende Kante liegt. Unter

welchem Winkel verläßt er das Prisma, und wie groß ist die Ablenkung,

wenn ~n~ = 1,592 ist? Wie stellt sich die Lösung für ~i~ = 30° oder für

~α~ = 20°?

#125.# Unter welchem Winkel müßte das Licht nach den Bedingungen der

Aufgabe 124 einfallen, damit es die zweite Prismenfläche gerade im

Grenzwinkel trifft?

#126.# Ein Glasprisma hat als Querschnitt ein gleichschenkliges Dreieck

mit dem Winkel ~α~ = 120° an der Spitze. In der Ebene dieses Dreiecks

fällt ein Lichtstrahl parallel der Basis auf die eine Seite. Welchen Weg

macht der Lichtstrahl (~n~ = 1,5)?

#127.# Wie stellt sich die Lösung von 126, wenn der Lichtstrahl die

erste Seitenfläche unter einem Einfallswinkel von 50° trifft?

#128.# Ein Lichtstrahl trifft senkrecht auf die eine Fläche eines

Prismas von ~α~ = 20° 37'; unter welchem Winkel verläßt er die zweite

Fläche?

Sphärische Linsen.

Lehrbuch der Physik zum Schulgebrauche. · 第 218 / 340 题