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Messbank mit Luxmeter – durchsichtige, durchscheinende und undurchsichtige Stoffe, Reflexion und quadratisches Abstandsgesetz

PhysikSchwingungen und WellenAlter 16–17

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Ein virtueller Versuch mit Lampe, Probenhalter und Luxmeter. Auf dem Bildschirm Materialien beleuchten Sie Klarglas, Milchglas, Transparentpapier, weißen und schwarzen Karton, Glanzpapier, einen Spiegel und Farbfilter und schwenken den Sensor um die Probe, um durchgelassenes und reflektiertes Licht zu messen und gerichtete von diffuser Reflexion zu unterscheiden. Auf dem Bildschirm Abstand entfernen Sie den Sensor von einer kleinen Lampe, um das quadratische Abstandsgesetz zu prüfen – mit Abzug des Hintergrunds, Messtabelle und linearisierten Diagrammen.

Lektion: Transmission, Reflexion und Absorption von Licht; durchsichtige, durchscheinende und undurchsichtige Stoffe; gerichtete und diffuse Reflexion; Farbfilter; quadratisches Abstandsgesetz für eine punktförmige Lichtquelle

Was sie zeigt

Trifft Licht auf einen Stoff, wird ein Teil durchgelassen, ein Teil reflektiert und der Rest absorbiert. Durchsichtige Stoffe lassen Licht geradlinig hindurch, durchscheinende streuen es, und undurchsichtige lassen gar keins durch. Glatte, glänzende Oberflächen reflektieren Licht in eine Richtung (gerichtete Reflexion), raue, matte Oberflächen streuen es in alle Richtungen (diffuse Reflexion). Ein Farbfilter lässt vor allem seine eigene Farbe durch. Das Licht einer kleinen Lampe verteilt sich über eine Kugelfläche, daher nimmt die Beleuchtungsstärke mit dem Quadrat des Abstands ab: E = I/r². Ein Luxmeter misst die Beleuchtungsstärke in Lux.

So funktioniert es

Wählen Sie bei Materialien eine Probe, stellen Sie Sensor auf Dahinter (durchgelassen) oder Davor (reflektiert) und ändern Sie Winkel φ oder ziehen Sie den Sensor um die Probe; drücken Sie Erfassen. Erfassen Sie den leeren Halter bei φ = 30° als I₀ und entfernen Sie den Haken bei Lampe an, um den Hintergrund zu erfassen. Stellen Sie bei Abstand den Abstand r ein oder ziehen Sie den Sensor, erfassen Sie mehrere Abstände und wählen Sie ein Diagramm, um das quadratische Abstandsgesetz zu prüfen.

Einstellbare Parameter

  • Bildschirm Materialien: Transmission und Reflexion, Abstand: quadratisches Abstandsgesetz
  • Probe im Halter Keine Probe (leerer Halter), Klarglas, Milchglas, Transparentpapier, Weißer Karton (matt), Schwarzer Karton (matt), Weißes Glanzpapier, Ebener Spiegel, Rotfilter, Grünfilter, Blaufilter
  • Zweites Filter hinter der Probe Keins, Rot, Grün, Blau
  • Position des Sensors Hinter der Probe (durchgelassenes Licht), Vor der Probe (reflektiertes Licht)
  • Winkel des Sensors zum Lot φ 0–85 °
  • Raumlicht an
  • Abstand Lampe–Sensor r 0,1–1 m
  • Lichtstärke der kleinen Lampe I 10–100 cd

Fragen zum Erkunden

  1. Warum zeigt ein Spiegel nur bei einem Winkel einen großen Messwert, weißer Karton dagegen bei jedem Winkel einen kleinen?
  2. Was passiert mit dem Messwert, wenn Sie ein rotes und ein grünes Filter hintereinander stellen, und warum?
  3. Um welchen Faktor ändert sich der Messwert, wenn Sie den Abstand zur Lampe verdoppeln, und warum?

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