Ausbreitungsgeschwindigkeit < HochschulPhysik < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 11:22 Do 17.06.2010 | | Autor: | dadario |
Hallo,
ich habe gestern einen Physikversuch über die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen gemacht.
Hierbei war die letzte aufgabe mit einem Laserentfernungsgerät die entfernung zu einer Wand in üblicherweise zu messen und danach den versuch mit der einigen Modifikation,dass ein Plexiglaskörper der länge 20cm in den Läserstrahl gebracht wird, zu wiederholen.
hierbei habe ich folgende werte gemessen:
entfernung zur Wand: 1,361m
entfernung zur Wand mit Plexiglas: 0,959m
nun soll ich die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Plexiglases berechnen und finde irgendwie keinen ansatz.
das licht nutzt ja zuerst die ausbreitungsgeschwindigkeit der luft, dann des plexiglases und dann zum schluss wieder der luft. aber wie berechne ich diese dann? ich habe ja nur die abstände gegeben.
danke
ich habe diese frage in keinem anderen forum gestellt
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Hallo!
Das Licht benötigt zum Durchqueren des Plexis eine gewisse Zeit. In exakt der gleichen Zeit würde es in normaler Luft ein ganzes Stück weiter kommen, und das ist das, was das Messgerät dir anzeigt. Es weiß ja nix vom Plexi.
Damit hast du zwei strecken, die vom Licht in exakt der gleichen Zeit zurück gelegt werden: Die 20cm Plexi, und die Strecke, die du aus der "falschen" Messung bekommst.
Das erlaubt dir nun, etwas über die Geschwindigkeit auszusagen, ohne die Zeiten explizit zu kennen.
Wenn du die Geschwindigkeit nicht kennst, kannst du zumindest das Verhältnis von Geschwindigkeit in Plexi zu der in Luft bilden.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 14:51 Do 17.06.2010 | | Autor: | chrisno |
Ich verstehe die Messergebnisse nicht. Das Licht ist doch im Plexiglas langsamer als in der Luft. Also müsste der Entfernungsmesser eine größere Entfernung anzeigen. Nun zeigt er aber 40 cm weniger an.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 16:11 Do 17.06.2010 | | Autor: | dadario |
das heisst also das mein [mm] delta_t, [/mm] welches mir das ozilloskop anzeigen würde wäre bei plexi und bei luft gleich.
dann fehlt mir nur die geschwindigkeit von luft. ist die irgendwie definiert oder wie komme ich daran? sonst habe ich ja kein ergebnis
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Hallo!
Ich sehe es auch, eigentlich müßte die gemessene Entfernung zur Wand mit Plexiglas größer sein, als ohne. Ich vermute, du hast die beiden vertauscht.
Und nochmal, mit ein paar etwas runderen, ausgedachten Zahlen:
Statt durch 20cm Plexi könnte das Licht auch einfach durch 30cm Luft fliegen, das würde wegen der verschiedenen Geschwindigkeiten gleich lange dauern. Das Messgerät würde demnach mit Plexiglas 10cm zu viel anzeigen. (wie oft geht dein Strahl eigentlich durch den Klotz?)
Wenn zwei Körper sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, und der eine schafft 30cm in der Zeit, in der der andere 20 schafft, wie ist dann das VERHÄLTNIS der Geschwindigkeiten? Nur darauf kommt es an, und wenn man das berechnet, braucht man keine Zeit, weil sie sich raus kürzt.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 16:51 Do 17.06.2010 | | Autor: | chrisno |
Das sind 40 cm Unterschied zwischen den beiden Messungen. Wenn die beiden Messwerte vertauscht sind, dann heißt das, das zuerst das Licht in 20 cm Luft hin und her gelaufen ist, nun in 20 cm Plexiglas. Da aber gemessen wurde, als ob es 40 cm Luft wären folgt .... (verrate ich noch nicht). Das passt nur mittelprächtig zu n=1,5 für Plexiglas.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 17:03 Do 17.06.2010 | | Autor: | dadario |
oh man.. ich verstehs echt einfach nicht. steh glaub völlig auf dem schlauch.
die werte sind eigentlich nicht falsch.. der typ der das ganze geleitet hat hat ja sogar noch drüber geschaut.
das messgerät lag fest auf dem tisch dann habe ich gemessen und es kam der wert 1,361 raus. dann habe ich den plexiglaskörper dazwischen gelegt und wieder gemessen und es kam 0,959 raus. ich hatte auch einen größeren wert erwartet und habe es sogar noch zu dem betreuer gemeint und er meinte ja da hat die 50 50 chance wohl versagt. von daher war ich fest davon überzeugrt das die werte stimmen.
das mit dem verhältnis krieg ich irgendiwe auch net hin.. grübel die ganze zeit schon aber komm einfach auf keinen grünen zweig.
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Hallo!
Wenn du dir deiner Messwerte ABSOLUT sicher bist, dann hat der Versuch wohl nicht geklappt. Es könnte sein, daß das Messgerät tatsächlich nicht die Reflexion des Lichtes an der Wand gemessen hat, sondern doch eine Reflexion an der vorderen Fläche oder hinteren Fläche des Plexiglaskörpers.
Das käme ganz gut hin, wenn zwischen Wand und Plexiglas irgendwas zwischen 20cm und etwa 60cm gewesen wäre.
Nimm dir auch mal ein Zentimetermaß, und versuche mal abzuschätzen, ob die Entfernung, an die duch dich noch grob erinnern solltest, eher 90cm oder eher 130cm waren.
Wenn das wirklich so passiert ist, und dein Betreuer was von 50:50 faselt, so scheint er auch keine große Leuchte in Physik gewesen zu sein, denn dieses Problem kann man ganz einfach lösen, indem man den Block ein klein wenig dreht. Reflexionen am Plexiglas würden dann zu den Seiten weg gehen, und nicht zurück ins Messgerät.
Aber zu den Werten:
Plexiglas hat nen Brechungsindex von 1,5. Die Geschwindigkeit von Licht in Plexi ist dann [mm] \frac{1}{1.5}=\frac{2}{3} [/mm] von der Geschwindigkeit in Luft.
Die Geschwindigkeit im Klotz ist sowas wie [mm] v_{Plexi}=\frac{20cm}{t} [/mm] , wobei die Zeit nicht gegeben ist.
In der gleichen Zeit würde das Licht 30cm weit in reiner Luft kommen, also hätte das Licht eine Geschwindigkeit von
[mm] v_{Luft}=\frac{30cm}{t} [/mm] . Und damit: [mm] \frac{v_{Plexi}}{v_{Luft}}=\frac{\frac{20cm}{t}}{\frac{30cm}{t}}=\frac{2}{3}=\frac{1}{1.5}
[/mm]
(Meine Werte waren nur geschätzt, aber anscheinend exakt richtig!)
Wer nicht weiß, daß da das Plexi ist, würde aus der Laufzeit des Lichtes eine 10cm zu lange Strecke berechnen, wenn das Licht zwei mal durch den Block muß, wie ich mir das so vorstelle, würde man auf eine Differenz von 20cm kommen.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 21:38 Do 17.06.2010 | | Autor: | chrisno |
Noch zwei Anmerkungen: Wenn das Plexiglas als Reflektor gewirkt hätte, dann würde man eine Änderung von 20 cm erwarten.
Die Entfernungsmesung erfolgt nicht unbedingt über eine Laufzeitmessung von Lichtimpulsen. Es kann zum Beispiel auch eine Phasendiffernzmessung sein.
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Hallo!
Wenn man sich mit den Feinheiten der Lasermessung auseinandersetzt, gibt es natürlich verschiedene Verfahren, wie das technisch umgesetzt wird. Aber im Grunde ist es immer die Laufzeit, die durch die Entfernung gegeben ist und dann ganz trickreich gemessen wird.
Wie du nun auf deine 20cm kommst, verstehe ich grade nicht. Wir wissen nicht, wo der klotz in dem Lichtstrahl stand, ob direkt an der Wand oder direkt vor dem Laser, oder irgendwo dazwischen.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 11:15 Fr 18.06.2010 | | Autor: | chrisno |
Das mit dem unbekannten Standort des Klotzes stimmt, also geht das als Frage an dadario.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 09:33 Sa 19.06.2010 | | Autor: | dadario |
ja es ist nicht bekannt wo der klotzt steht, also die abstände sind unbekannt er stand irgendwo dazwischen
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Hallo!
Nun, dann würde ich den Versuch als gescheitert bezeichnen. Offensichtlich hat das Gerät die Reflexion an der vorderen oder hinteren Fläche des Plexi-Blocks gemessen - physikalisch eher an der hinteren Fläche. Daraus könnte man was berechnen, wenn man wüßte, wo der Block stand.
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