Die Grundlage bildet das Verhältnis von Frequenz, Wellenlänge und Lichtgeschwindigkeit, formuliert in der Gleichung $c= λ ⋅ f$, wobei $c$ die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (ungefähr $3 × 10^8 m/s$), $λ$ die Wellenlänge und $f$ die Frequenz ist. Beim Übergang von Luft zu einem anderen Medium mit dem Brechungsindex n ändert sich die Geschwindigkeit des Lichts und damit auch seine Wellenlänge, während die Frequenz gleich bleibt. Die Wellenlänge im Medium berechnet sich durch $λ = \frac{c}{n⋅f}$
Die Grundlage bildet das Verhältnis von Frequenz, Wellenlänge und Lichtgeschwindigkeit, formuliert in der Gleichung $c= λ ⋅ f$, wobei $c$ die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (ungefähr $3 × 10^8 m/s$), $λ$ die Wellenlänge und $f$ die Frequenz ist. Beim Übergang von Luft zu einem anderen Medium mit dem Brechungsindex n ändert sich die Geschwindigkeit des Lichts und damit auch seine Wellenlänge, während die Frequenz gleich bleibt. Die Wellenlänge im Medium berechnet sich durch $λ = \frac{c}{n⋅f}$
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Die Frequenz der Infrarot-Strahlung beträgt $200 THz = 200 ⋅ 10^{12}$ und der Brechungsindex des Glases ist 1,5. Setzen wir diese Werte in die obige Gleichung ein:
$λ = \frac{c}{n⋅f} = \frac{3⋅10^8m/s}{1,5⋅200⋅10^{12}Hz}$
Umformen ergibt:
$λ = 1,0 μm$
Die richtige Antwort auf die Frage nach der Wellenlänge der Infrarot-Strahlung im Glas ist also $1,0μm$, was der Option entspricht. Diese Berechnung zeigt, wie sich die physikalischen Eigenschaften von Licht, wie Wellenlänge und Geschwindigkeit, beim Übergang zwischen Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes ändern.
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P00151
Für Prüfungsfragen dieser Art ist es hilfreich, sich die grundlegenden Formeln und ihre Zusammenhänge, wie die Beziehung zwischen Frequenz, Wellenlänge und Lichtgeschwindigkeit, einzuprägen.
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