68 39 Die Totalreflexion des Lichtes Versuch: Verwende den in Abb. 38.5 beschriebenen Aufbau und drehe die optische Scheibe so weit, dass der Brechungswinkel beim Übergang des Lichtes aus Glas in Luft 90° ist (Abb. 39.2)! Was passiert, wenn du einen noch größeren Einfallswinkel wählst? Bei diesem Versuch liegt ein Übergang des Lichtes vom optisch dichteren in ein optisch dünneres Material vor. Wird dabei der Brechungswinkel von 90° erreicht, so heißt der zugehörige Einfallswinkel Grenzwinkel der Totalreflexion. Bei noch größerem Einfallswinkel wird nämlich das Lichtbündel vollständig (total) an der Grenzfläche reflektiert (Abb. 39.3). Daher wird dieses Phänomen Totalreflexion (total internal reflection) genannt. Der Grenzwinkel der Totalreflexion ist für die meisten Glassorten kleiner als 42°. Die Totalreflexion des Lichtes kann auch eintreten, wenn Licht aus einer optisch dichteren Luftschicht kommend auf eine dünnere trifft. Für einen Beobachter scheint das Licht wie von einer spiegelnden Fläche zu kommen. Solche Luftspiegelungen sind auch bei der Entstehung einer Fata Morgana beteiligt. Die Totalreflexion bewirkt auch, dass Licht, das im Inneren von biegsamen Glasfasern verläuft, diese seitlich nicht verlassen kann. Dadurch lässt sich das Licht auch krummlinig weiterführen. Mit einem sog. Endoskop1 (Abb. 39.4) kann man u. a. innere Organe des Menschen oder schwer zugängliche Stellen von Maschinen untersuchen. In Lichtleitern aus Glasfasern werden mit Hilfe von Lichtsignalen Telefongespräche und Fernsehbilder übertragen. Dabei können heute schon Millionen Telefongespräche auf einer Leitung gleichzeitig übertragen werden. Du bist dran – zeige deine Kompetenz: 39.1 Warum erscheinen im Sommer heiße Asphaltstraßen aus der Ferne oft spiegelnd nass? Gib die Luftschichtung an. 39.2 Beschreibe die Lichtausbreitung im Endoskop (Abb. 39.4). Wieso leuchtet der gekrümmte Wasserstrahl eines Springbrunnens? 1 endon (griech.) … innen skopein (griech.) … betrachten 39.1 Licht wird in gekrümmten Glasfasern „um die Kurve“ geleitet. 39.2 Ist beim Übergang vom optisch dichteren ins optisch dünnere Medium der Einfallswinkel gleich dem Grenzwinkel, so ist der Brechungswinkel 90°. einfallender Strahl Grenzwinkel des Einfallswinkels gebrochener Strahl Lot Brechungswinkel = 90° 39.3 Überschreitet an der Grenze vom optisch dichteren zum optisch dünneren Medium der Einfallswinkel den Grenzwinkel, so tritt Totalreflexion ein. einfallender Strahl Einfallswinkel Lot Der Einfallswinkel ist größer als der Grenzwinkel der Totalreflexion. Reflexionswinkel reflektierter Strahl 39.4 Aufbau eines biegsamen Endoskops Bildleiter mit geordneten Bildübertragungsfasern Objekt Lichtleiter aus Lichtübertragungsfasern Okular oder Kamera Der Einfallswinkel eines Lichtbündels, bei dem der Brechungswinkel 90° beträgt, heißt Grenzwinkel der Totalreflexion. Totalreflexion tritt ein, wenn der Einfallswinkel größer als der Grenzwinkel ist. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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