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Wetterbedingungen während einer Autofahrt Nieselregen Trockene Wischerblätter Gischtfahne eines LKW Starkregen Michael Höfler, Übungen im Vortragen PC, Brechung, 04.02.2011

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Wetterbedingungen während einer Autofahrt

Nieselregen

Trockene WischerblätterGischtfahne eines LKW

Starkregen

Michael Höfler, Übungen im Vortragen PC, Brechung, 04.02.2011

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Der Regensensor

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http://www.kfztech.de/kfztechnik/sicherheit/regensensor/Regensensor1.jpg (29. 01. 2011)

„Der Regensensor registriert Wassertropfen auf der Windschutzscheibe durch ein optoelektrisches Verfahren.“

http://www.kfztech.de/kfztechnik/sicherheit/regensensor.htm (29.01.2010)

„… dazu werden die physikalischen Effekte der Reflexion und der Brechung ausgenutzt.“

http://rb-kwin.bosch.com/at/de/leistungverbrauchemission/elektrik_steuerungen/sensoren/aktivefahrsicherheit/regensensor.html (29.01.2011)

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Experiment: Die magische Münze

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2CENT

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Schematische Darstellung der Brechung

Michael Höfler, Übungen im Vortragen PC, Brechung, 04.02.2011

Grenzfläche

Einfallslot

Medium 1

Brechungsindex: n2

δ1

δ2

Medium 2

Brechungsindex: n1

Snelliussches Brechungsgesetz:

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Snelliussches Brechungsgesetz

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= 50° (Luft) = 1,0003 (Wasser)= 1,33

=

= arcsin

= arcsin sin 50° 1,0003

1,33≈ 35,18°

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Snelliussches Brechungsgesetz

Michael Höfler, Übungen im Vortragen PC, Brechung, 04.02.2011

(Luft)= 1,0003(Glas) = 1,46

=

≈ 29,95°

= 20°

= arcsin

= arcsin sin 20° 1,46

1,0003

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Snelliussches Brechungsgesetz

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δ1 = 20°

δ2 = 30°

δRef = 20°

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Kritischer Winkel und Totalreflexion

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Grenzfläche

Einfallslot

Medium 1 (Glas)

n2 = 1,0003 Medium 2 (Luft)

n1 = 1,46

n1 ˃ n2

δc

δc = ≈ 43,25°

1

δc = arcsin δc = arcsin

δcTotalreflexion

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Fermatsches Prinzip

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A

B

Grenzfläche

Medium 2

Medium 1

n2 ˃ n1 (Brechungsindex) n =c0 (Lichtgeschwindigkeit im Vakuum)

cm (Lichtgeschwindigkeit in Medium)

X

h1

h2x1

d

δ1

δ2

x1

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Zusammenfassung

Michael Höfler, Übungen im Vortragen PC, Brechung, 04.02.2011

→ Ein Lichtstrahl wird an einer Phasengrenze gebrochen:

• n1 ˂ n2 Lichtstrahl wird zum Einfallslot hin gebrochen

→ Die Richtungsänderung einer Brechung kann durch das snellsche Brechungsgesetz berechnet werden

• n1 ˃ n2 Lichtstrahl wird vom Einfallslot weg gebrochen

˃ erfolgt eine Totalreflexion δc

→ Brechungsgesetz kann aus fresnelschen Formeln abgeleitet werden

→ Brechungsindex n = c0 / cm

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Regensensor

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Regensensor

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Silikonkissen Silikonkissen

Windschutzscheibe

Leuchtdioden Photodiode

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Regensensor

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Silikonkissen Silikonkissen

Windschutzscheibe

Leuchtdioden Photodiode

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Regensensor

Michael Höfler, Übungen im Vortragen PC, Brechung, 04.02.2011

Silikonkissen Silikonkissen

Windschutzscheibe

Leuchtdioden Photodiode