Ph 09

Technik

Lichtleiter


Eine wichtige Anwendung der Totalreflexion stellen die sogenannten Lichtleiter dar. Es handelt sich hierbei in der Regel um transparente, flexible Materialien relativ hoher optischer Dichte, in die Licht eingekoppelt und durch Totalreflexion weitergeleitet wird. Vielleicht kennst du die sogenannten Lichtleiter-Lampen, bei denen die Lichtquelle in einem Gehäuse versteckt ist und das Licht durch Glas- oder Kunststofffasern nach außen geleitet wird.

 

Die Funktionsweise eines Lichtleiters ist relativ einfach:
Licht wird so eingestrahlt, dass es stets an der Grenzfläche zwischen dem optisch dichteren und optisch dünneren Material totalreflektiert wird. Der innere Kern (hellblau) ist von einem äußeren Mantel (dunkelblau) umgeben.

Hinweis:
Der Mantel um den Lichtleiter ist aus mehreren Gründen sinnvoll:

  • Wäre er nicht vorhanden, so käme es bei der Totalreflexion sehr darauf an, ob der Lichtleiter im Medium Luft oder z.B. im Medium Wasser benutzt würde. In beiden Fällen wäre der Grenzwinkel der Totalreflexion deutlich verschieden. Ja es könnte sogar sein, dass beim Medium Wasser der Anteil des totalreflektierten Lichts zu klein ist, da der Grenzwinkel der Totalreflexion für den Übergang Glas-Wasser sehr groß ist (vgl. hierzu auch die Grundwissensseite zur Brechung).
  • Beschädigungen an der Oberfläche des ungeschützten Lichtleiters könnten die Totalreflexion unterbinden.
  • Die gleichbleibende optische Dichte von Mantel und Kern bedingt auch - bis auf kleine Variationen die durch den Einfallswinkel in den Lichtleiter und die Streckenführung des Lichtleiters beeinflusst werden - eine fast gleichbleibende Zahl von Totalreflexionen, so dass die Länge des Lichtweges und damit die Laufzeit des Lichtes im Leiter einigermaßen konstant ist. Diese Eigenschaft ist für die Nachrichtenübertragung durch Lichtleiter sehr wichtig.
In einem kleinen Video zeigt Prof. Avimov die Fexibilität eines Lichtleiters (nur auf CD).

zum Video (nur auf CD)
Anwendungsbeispiele