Geometrische Optik lernen: Lichtbrechung und -reflexion verstehen

Question 1

Die Ausbreitung von Lichtstrahlen zeichnet sich durch welche Eigenschaft aus?

Accepted Answer

geradlinige Ausbreitung in homogenen Medien

Answer

konstante Geschwindigkeit in allen Medien

Answer

kritische Winkelabhängigkeit bei der Brechung

Answer

beliebiger Brechungswinkel an Grenzflächen

Question 2

Welche Aussage zur Brennweite einer Sammellinse ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist positiv.

Answer

Sie ist negativ.

Answer

Sie ist unendlich groß.

Answer

Sie ist abhängig vom Brechungsindex der Linse.

Question 3

Welche Größe beschreibt die Stärke einer Linse?

Accepted Answer

Brennweite

Answer

Brechungsindex

Answer

Krümmungsradius

Answer

Dicke

Question 4

Bei der Totalreflexion:

Accepted Answer

wird der Lichtstrahl zurück in das einfallende Medium reflektiert.

Answer

wird der Lichtstrahl in das brechende Medium gebrochen.

Answer

findet keine Brechung statt.

Answer

findet keine Reflexion statt.

Question 5

Unter welchen Bedingungen tritt Totalreflexion auf?

Accepted Answer

Wenn der Einfallswinkel größer als der Grenzwinkel ist

Answer

Wenn Licht vom optisch dichteren zum optisch dünneren Medium übertritt

Answer

Wenn der Grenzwinkel für Totalreflexion unabhängig vom Einfallswinkel ist

Answer

Wenn Totalreflexion ein reversibler Prozess ist

Question 6

Ein Gegenstand wird in einer Entfernung von 20 cm vor einer konkaven Linse mit einer Brennweite von 10 cm platziert. Wo entsteht das Bild?

Accepted Answer

10 cm vom Gegenstand entfernt, hinter der Linse

Answer

10 cm vom Gegenstand entfernt, vor der Linse

Answer

20 cm vom Gegenstand entfernt, hinter der Linse

Answer

20 cm vom Gegenstand entfernt, vor der Linse

Question 7

Welche der folgenden Aussagen über den Brennpunkt eines Hohlspiegels ist richtig?

Accepted Answer

Er ist ein reeller Punkt.

Answer

Er ist ein virtueller Punkt.

Answer

Er liegt außerhalb des Krümmungszentrums.

Answer

Er liegt außerhalb der optischen Achse.

Question 8

Welches der folgenden optischen Elemente bildet ein aufrechtes und vergrößertes Bild?

Accepted Answer

Konvexe Linse

Answer

Konkaver Spiegel

Answer

Konkave Linse

Answer

Planspiegel

Question 9

Welche der folgenden Aussagen über den Reflexionswinkel bei der Spiegelung ist richtig?

Accepted Answer

Er kann größer, gleich oder kleiner als der Einfallswinkel sein.

Answer

Er ist immer größer als der Einfallswinkel.

Answer

Er ist immer gleich dem Einfallswinkel.

Answer

Er ist abhängig vom Material des Spiegels.

Question 10

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Eigenschaften konvexer Linsen?

Accepted Answer

Sie sammeln parallele Lichtstrahlen auf einem Punkt (Brennpunkt).

Answer

Sie zerstreuen parallele Lichtstrahlen.

Answer

Sie bilden nur virtuelle Bilder.

Answer

Sie sind dicker am Rand als in der Mitte.

Question 11

Welche Abbildungsart entsteht, wenn ein Gegenstand zwischen Brennpunkt und Linse einer konvexen Linse platziert wird?

Accepted Answer

Virtuelles Bild, vergrößert

Answer

Reales Bild, vergrößert

Answer

Reales Bild, verkleinert

Answer

Virtuelles Bild, verkleinert

Question 12

Der Einfallswinkel eines Lichtstrahls ist definiert als:

Accepted Answer

Der Winkel zwischen dem Lichtstrahl und der Normalen zur Oberfläche.

Answer

Der Winkel zwischen dem Lichtstrahl und der Grenzfläche.

Answer

Der Winkel zwischen dem Lichtstrahl und der Reflexionsrichtung.

Answer

Der Winkel zwischen dem Lichtstrahl und der Brechungsrichtung.

Question 13

Welche Aussage zur Lichtgeschwindigkeit ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist im Vakuum am größten.

Answer

Sie ist in allen Medien gleich.

Answer

Sie ist in Wasser größer als in Luft.

Answer

Sie ist in Glas größer als in Wasser.

Question 14

Die Brennweite einer Linse ist:

Accepted Answer

Der Abstand zwischen Linse und Brennpunkt.

Answer

Der Abstand zwischen Gegenstand und Bild.

Answer

Die Stärke der Linse.

Answer

Die Dicke der Linse.

Question 15

Welche Art von Spiegel bildet immer ein virtuelles Bild?

Accepted Answer

Konvexer Spiegel

Answer

Konkaver Spiegel

Answer

Ebene Spiegel

Answer

Parabolischer Spiegel

Question 16

Der Hauptunterschied zwischen Reflexion und Brechung besteht darin,

Accepted Answer

dass Reflexion den Lichtstrahl umkehrt, während Brechung seine Richtung ändert.

Answer

dass Reflexion nur an glatten Oberflächen auftritt, während Brechung an durchsichtigen Oberflächen auftritt.

Answer

dass Reflexion eine Wellenbewegung ist, während Brechung eine Teilchenbewegung ist.

Answer

dass Reflexion nur bei Licht auftritt, während Brechung auch bei anderen Wellen auftritt.

Question 17

Was geschieht mit einem Lichtstrahl, der senkrecht auf eine Grenzfläche zwischen zwei Medien trifft?

Accepted Answer

Er wird gebrochen.

Answer

Er wird reflektiert.

Answer

Er wird gebeugt.

Answer

Er ändert seine Geschwindigkeit.

Question 18

Wie verhält sich ein Lichtstrahl, der durch eine Sammellinse fällt?

Accepted Answer

Er wird nach innen gebrochen.

Answer

Er wird nach außen gebrochen.

Answer

Er verläuft geradeaus weiter.

Answer

Er wird reflektiert.

Question 19

Die Brennweite einer Sammellinse ist der ____.

Accepted Answer

Abstand zwischen der Linse und dem Brennpunkt

Answer

Abstand zwischen der Linse und dem Bild

Answer

Abstand zwischen dem Brennpunkt und dem Bild

Answer

Durchmesser der Linse

Question 20

Die Linsengleichung lautet ____.

Accepted Answer

1/f = 1/g + 1/h

Answer

1/f = g + h

Answer

f = g + h

Answer

f = 1/g - 1/h

Question 21

Ein konjugiertes Bildpaar sind ____.

Accepted Answer

zwei Bilder, die durch dieselbe Linse erzeugt werden

Answer

zwei Bilder, die durch zwei verschiedene Linsen erzeugt werden

Answer

zwei Bilder, die durch einen gekrümmten Spiegel erzeugt werden

Answer

zwei Bilder, die durch einen ebenen Spiegel erzeugt werden

Question 22

Welche Farbabweichung tritt auf, wenn ein Lichtstrahl durch ein Prisma geht?

Accepted Answer

Chromatische Aberration

Answer

Sphärische Aberration

Answer

Astigmatismus

Answer

Koma

Question 23

Ein Hohlspiegel ist ein Spiegel, dessen reflektierende Oberfläche ____ ist.

Accepted Answer

konkav

Answer

konvex

Answer

eben

Answer

parabolisch

Question 24

Die Vergrößerung eines optischen Systems ist ____.

Accepted Answer

das Verhältnis der Bildgröße zur Objektgröße

Answer

das Verhältnis der Objektgröße zur Bildgröße

Answer

das Produkt aus Bildgröße und Objektgröße

Answer

das Quadrat aus Bildgröße und Objektgröße

Question 25

Wie entsteht ein Bild durch eine Sammellinse?

Accepted Answer

Das Bild kann echt oder virtuell sein, abhängig vom Abstand des Objekts zur Linse.

Answer

Das Bild ist immer echt und aufrecht.

Answer

Das Bild ist immer größer als das Objekt.

Answer

Das Bild ist immer seitenverkehrt.

Question 26

Beschreibe die Ausbreitung von Lichtstrahlen.

Accepted Answer

Lichtstrahlen breiten sich geradlinig aus, bis sie auf ein Hindernis treffen.

Answer

Lichtstrahlen breiten sich nur in einem Vakuum aus.

Answer

Lichtstrahlen werden nur von Spiegeln reflektiert, nicht aber von Linsen gebrochen.

Answer

Lichtstrahlen sind unsichtbar und können vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden.

Question 27

Was geschieht, wenn ein Lichtstrahl von Luft in Wasser eintritt?

Accepted Answer

Der Lichtstrahl wird gebrochen und ändert seine Richtung.

Answer

Der Lichtstrahl wird reflektiert und ändert seine Richtung.

Answer

Der Lichtstrahl wird absorbiert und verschwindet.

Answer

Der Lichtstrahl setzt seinen Weg ohne Richtungsänderung fort.

Question 28

Welche mathematische Formel beschreibt das Brechungsgesetz?

Accepted Answer

n₁ · sin(α) = n₂ · sin(β)

Answer

n₁ · cos(α) = n₂ · cos(β)

Answer

n₁ · tan(α) = n₂ · tan(β)

Answer

n₁ · α = n₂ · β

Question 29

Welche Aussage über Linsen ist nicht zutreffend?

Accepted Answer

Linsen brechen Lichtstrahlen nicht.

Answer

Sammellinsen konvergieren Lichtstrahlen und erzeugen reelle Bilder.

Answer

Streulinsen divergieren Lichtstrahlen und erzeugen virtuelle Bilder.

Answer

Die Brennweite einer Linse ist ein Maß für ihre Krümmung.

Question 30

Was ist der Brennpunkt einer Linse?

Accepted Answer

Der Punkt, an dem parallele Lichtstrahlen nach der Brechung durch die Linse zusammentreffen.

Answer

Der Punkt, an dem divergierende Lichtstrahlen nach der Brechung durch die Linse parallel verlaufen.

Answer

Der Punkt, an dem sich Lichtstrahlen nach der Reflexion an der Oberfläche der Linse schneiden.

Answer

Der Punkt, an dem das Bild eines Objekts durch die Linse entsteht.

Question 31

Welche der folgenden Größen ist bei der Berechnung der Bildgröße einer Linse nicht relevant?

Accepted Answer

Farbe des Objekts

Answer

Gegenstandsweite

Answer

Bildweite

Answer

Brechungsindex der Linse

Question 32

Beschreibe das Brechungsgesetz an einer ebenen Grenzfläche zwischen zwei optischen Medien und erkläre, wie es das Verhalten eines Lichtstrahls beeinflusst.

Accepted Answer

Das Verhältnis der Sinus der Einfallswinkel und Brechungswinkel entspricht dem Verhältnis der Lichtgeschwindigkeiten in den beiden Medien.

Answer

Der gebrochene Lichtstrahl verläuft parallel zum einfallenden Lichtstrahl.

Answer

Der gebrochene Lichtstrahl wird immer zur Grenzfläche hin gebrochen.

Answer

Die Brechung des Lichts hängt nicht von seiner Wellenlänge ab.

Question 33

Wie bewegt sich Licht in einem gleichförmigen Medium?

Accepted Answer

Geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit

Answer

Kreisförmig mit variabler Geschwindigkeit

Answer

Gebrochen mit zunehmender Geschwindigkeit

Question 34

Wie entstehen Bilder durch Linsen? Nenne die Faktoren, die Größe und Position des Bildes beeinflussen.

Accepted Answer

Durch Lichtbrechung an den Linsenoberflächen entstehen Bilder. Größe und Position hängen von Brennweite und Gegenstandsabstand ab.

Answer

Bildgröße ist immer gleich Gegenstandgröße.

Answer

Bildposition ist unabhängig von Gegenstandposition.

Answer

Brennweite hat keinen Einfluss auf Bildgröße.

Question 35

Ein Lichtstrahl trifft schräg auf eine Grenzfläche zwischen Luft und Wasser. Welcher der folgenden Aussagen zur Brechung des Lichtstrahls ist korrekt?

Accepted Answer

Der Lichtstrahl wird an der Grenzfläche gebrochen und ändert seine Richtung vom optisch dichteren zum optisch dünneren Medium.

Answer

Der Lichtstrahl durchdringt die Grenzfläche ohne Änderung seiner Richtung.

Answer

Der Lichtstrahl wird an der Grenzfläche reflektiert und ändert seine Richtung.

Question 36

Welche der folgenden optischen Elemente kann ein reelles Bild erzeugen?

Accepted Answer

Konvexe Linse

Answer

Planspiegel

Answer

Konkave Linse

Answer

Lochblende

Question 37

Ein Gegenstand befindet sich vor einer Sammellinse. Welche der folgenden Aussagen zum erzeugten Bild ist korrekt?

Accepted Answer

Das Bild ist reell, verkehrt und vergrößert.

Answer

Das Bild ist virtuell, aufrecht und verkleinert.

Answer

Das Bild ist virtuell, verkehrt und vergrößert.

Answer

Das Bild ist reell, aufrecht und vergrößert.

Question 38

Welche der folgenden Aussagen zum Reflexionsgesetz ist korrekt?

Accepted Answer

Der einfallende Strahl, der reflektierte Strahl und das Einfallslot liegen in einer Ebene.

Answer

Der Reflexionswinkel ist immer 90°.

Answer

Der Einfallswinkel ist kleiner als der Reflexionswinkel.

Question 39

Welche der folgenden Aussagen zur Brechzahl eines Mediums ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist ein Maß für die Geschwindigkeit des Lichts im Medium relativ zur Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.

Answer

Sie ist ein Maß für die Reflexion des Lichts im Medium.

Answer

Sie ist ein Maß für die Absorption des Lichts im Medium.

Question 40

Ein Lichtstrahl trifft schräg auf eine konkave Linse. Welcher der folgenden Aussagen zur Brechung des Lichtstrahls ist korrekt?

Accepted Answer

Der Lichtstrahl wird an der Linse gebrochen und divergiert.

Answer

Der Lichtstrahl wird an der Linse gebrochen und konvergiert.

Answer

Der Lichtstrahl wird an der Linse gestreut.

Answer

Der Lichtstrahl wird an der Linse reflektiert.

Question 41

Welche der folgenden optischen Elemente wird zur Fokussierung von Lichtstrahlen verwendet?

Accepted Answer

Konvexe Linse

Answer

Konkave Linse

Answer

Planspiegel

Answer

Lochblende

Question 42

Welche der folgenden Aussagen zur Dispersion des Lichts ist korrekt?

Accepted Answer

Die Dispersion beschreibt die Abhängigkeit der Brechzahl des Lichts von seiner Wellenlänge.

Answer

Die Dispersion beschreibt die Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts von seiner Richtung.

Question 43

Eine Lichtwelle trifft schräg auf eine Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Welches Phänomen tritt an der Grenzfläche auf?

Accepted Answer

Brechung und Reflexion

Answer

Nur Brechung

Answer

Nur Reflexion

Question 44

Welche Eigenschaft hat die Brennweite einer konkaven Linse?

Accepted Answer

Sie ist negativ.

Answer

Sie ist unendlich.

Answer

Sie ist abhängig von der Wellenlänge des Lichts.

Answer

Sie ist positiv.

Question 45

Wie hoch ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum?

Accepted Answer

Etwa 3 x 10⁸ m/s

Answer

Sie kann sich ändern.

Answer

Sie ist abhängig vom Medium.

Answer

Sie ist unendlich.

Question 46

Welche der folgenden Aussagen über Spiegelbilder ist richtig?

Accepted Answer

Sie sind seitenverkehrt und gleich groß wie das Objekt.

Answer

Sie sind aufrecht und größer als das Objekt.

Answer

Sie sind aufrecht und kleiner als das Objekt.

Question 47

Welche der folgenden Aussagen über die Brennweite einer konvexen Linse ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist positiv.

Answer

Sie ist unendlich groß.

Answer

Sie ist null.

Answer

Sie ist negativ.

Question 48

Welche der folgenden Farben hat die größte Wellenlänge?

Accepted Answer

Rot

Answer

Gelb

Answer

Grün

Answer

Blau

Question 49

Was ist der Hauptunterschied zwischen kohärentem und inkohärentem Licht?

Accepted Answer

Kohärentes Licht hat eine feste Phasenbeziehung, während inkohärentes Licht keine feste Phasenbeziehung hat.

Answer

Kohärentes Licht hat eine höhere Frequenz als inkohärentes Licht.

Answer

Kohärentes Licht hat eine höhere Intensität als inkohärentes Licht.

Question 50

Was ist ein Prisma?

Accepted Answer

Ein dreiseitiges Glasprisma mit ebenen Flächen, das Licht brechen und reflektieren kann.

Answer

Eine Linse, die Licht fokussieren kann.

Answer

Ein Spiegel, der Licht reflektieren kann.

Question 51

Welche der folgenden Aussagen über die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist korrekt?

Accepted Answer

Sie ist eine Naturkonstante.

Answer

Sie hängt von der Lichtintensität ab.

Answer

Sie hängt von der Lichtwellenlänge ab.

Answer

Sie hängt vom Brechungsindex des Mediums ab.

Question 52

Welche der folgenden Aussagen beschreibt eine Sammellinse korrekt?

Accepted Answer

Sie konvergiert einfallende Lichtstrahlen zu einem Brennpunkt.

Answer

Sie vergrößert das Bild eines Objekts.

Answer

Sie streut Lichtstrahlen.

Question 53

Die Brechzahl von Luft beträgt:

Accepted Answer

1,0003

Answer

2,00

Answer

1,52

Answer

1,33

Question 54

Was versteht man unter der Hauptnormalenrichtung an einem Punkt einer Fläche?

Accepted Answer

Die Richtung des Lotes zur Tangentenebene an diesem Punkt.

Answer

Die Richtung des einfallenden Lichtstrahls.

Answer

Die Richtung des gebrochenen Lichtstrahls.

Question 55

Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit Totalreflexion auftritt?

Accepted Answer

Der Einfallswinkel muss größer als der Grenzwinkel sein.

Answer

Der Einfallswinkel muss kleiner als der Grenzwinkel sein.

Answer

Der Brechungswinkel muss gleich dem Einfallswinkel sein.

Question 56

Was ist eine astigmatische Linse?

Accepted Answer

Eine Linse, die Lichtstrahlen in unterschiedlichen Richtungen unterschiedlich stark bricht.

Answer

Eine Linse, die eine nicht-sphärische Oberfläche hat.

Answer

Eine Linse, die nur bestimmte Wellenlängen bricht.

Question 57

Welches Prinzip nutzen prismatische Spektralapparate zur Wellenlängentrennung?

Accepted Answer

Die unterschiedlichen Brechungswinkel verschiedener Wellenlängen.

Answer

Absorption bestimmter Wellenlängen

Answer

Interferenzmuster

Question 58

Was ist die primäre Ursache für optische Täuschungen?

Accepted Answer

Fehlinterpretationen bei der Verarbeitung visueller Informationen durch das Gehirn.

Answer

Einbildung

Answer

Defekte im optischen System des Auges

Question 59

Wann tritt Totalreflexion auf?

Accepted Answer

Wenn der Einfallswinkel den Grenzwinkel überschreitet.

Answer

Wenn das Licht von einem dichteren in ein dünneres Medium übertritt.

Answer

Wenn der Einfallswinkel kleiner als der Grenzwinkel ist.

Question 60

Eine Konvexlinse hat eine Brennweite von 10 cm. Ein Gegenstand wird in einer Entfernung von 20 cm vor der Linse platziert. Wo wird das Bild des Gegenstands entstehen? (Zeichne ein Strahlendiagramm zur Verdeutlichung.)

Accepted Answer

10 cm hinter der Linse

Answer

20 cm vor der Linse

Answer

20 cm hinter der Linse

Answer

10 cm vor der Linse

Question 61

Was ist die Einheit der Brechzahl? (Erkläre, warum es sich dabei um eine dimensionslose Größe handelt.)

Accepted Answer

dimensionslos

Answer

Lux

Answer

Meter

Answer

Dioptrie

Question 62

Erläutere das Prinzip der Fermatschen Minima. (Gib ein Beispiel an, in dem dieses Prinzip angewendet wird.)

Accepted Answer

Licht breitet sich stets auf dem Weg mit der kürzesten Laufzeit aus

Answer

Licht breitet sich stets auf dem Weg mit der längsten Laufzeit aus

Answer

Licht breitet sich stets auf dem Weg mit der geringsten Energie aus

Question 63

Welches optische Element bündelt parallele Lichtstrahlen zu einem Punkt?

Accepted Answer

Sammellinse

Answer

Planspiegel

Answer

Zerstreuungslinse

Answer

Brechender Keil

Question 64

Welcher Satz über die Lichtbrechung an einer ebenen Grenzfläche ist korrekt?

Accepted Answer

Eintritts-, Brechungs- und Reflexionsstrahl liegen in derselben Ebene.

Answer

Die Wellenlänge des Lichts ändert sich.

Answer

Der Einfallswinkel ist größer als der Brechungswinkel.