Chemische Experimente    

Experiment des Monats
November 2014

Brechungsindex der Schusterkugel


Mit Wasser gefüllte kugelförmige Glaskolben wurden insbesondere vor Einführung des elektrischen Lichts von Handwerkern genutzt, um das schwache Licht in der Dämmerung zu fokussieren und damit für ihre Arbeit zu nutzen. Solche Kugeln sind als Schusterkugeln bekannt.

Experiment des Monats

Geräte und Chemikalien:
2-Propanol, Toluol, Wasser, drei kleine Rundkolben mt Korkring oder Standkolben, drei Kerzen (z.B. Teelichter).

Durchführung:
Die Rundkolben werden mit Wasser, 2-Propanol und Toluol gefüllt. In einem abgedunkelten Raum werden die Kolben vor einer weißen Wand nebeneinander aufgestellt und davor je eine brennende Kerze plaziert. Nun wird der Abstand zwischen Kerze und Kolben so verändert, bis sich die Kerzenflamme auf der Wand scharf abzeichnet.

Erklärung:
Der flüssigkeitsgefüllte Kolben wirkt wie eine starke konvexe Linse (Sammellinse). Die Brennweite ist dabei abhängig vom Brechungsindex der eingefüllten Flüssigkeit. Wasser hat mit einem nD = 1,33 einen relativ kleinen, die meisten organischen Lösungsmittel liegen deutlich darüber (2-Propanol: 1,3776; Toluol: 1,4961). Die Brechkraft ist bei den organischen Lösungsmitteln entsprechend höher, die Brennweite damit geringer. Die Abstände zwischen Kerze und Kolben sind daher umso kleiner, je höher der Brechungsindex der eingefüllten Lösung ist.
*) Hinweis: bei stark brechenden Linsen gelten die Gesetze der paraxialen Optik nicht mehr!

Gefahren: leichtentzündich
2-Propanol und Toluol sind leichtentzündlich.

Entsorgung:
Sofern keine Verunreinigungen enstanden sind, können die Lösungsmittel anderweitig genutzt werden. Andernfalls kommen sie zum halogenfreien Lösungsmittelabfall.

Literatur & Links:
Jan Winkelmann & Roger Erb: MNU, 67 (2014), 394-401
Römpp Chemie-Lexikon
Lehrbücher der Physik / Optik


Oktober 2014: Schwebendes Öl

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Seite erstellt am: Samstag, 22. November 2014, A. Schunk, Charité - Universitätsmedizin Berlin.  

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