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Aufgabe

Lichtleiter aus Flint- und Kronglas

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

Die Abbildung zeigt einen Lichtleiter, dessen Kern aus Flintglas und dessen Mantel aus Kronglas (optisch dünner als Flintglas) besteht. In dem Diagramm ist der Winkelzusammenhang für den Übergang von Luft nach Flintglas (blau ) und für den Übergang von Kronglas nach Flintglas (lila) dargestellt.

 

a)Der Lichtstrahl soll im Punkt C gerade unter dem Grenzwinkel der Totalreflexion auf die Grenzschicht Flintglas-Kronglas treffen.

Überprüfe, ob der Grenzwinkel der Totalreflexion in der Zeichnung den richtigen Wert hat.

b)Unter welchem Winkel α1 und an welchem Punkt A muss dann der Strahl in den Lichtleiter eintreten? Genaue Konstruktion!

c)Wird der im Punkt A in den Lichtleiter tretende Strahl an der Grenzfläche Flintglas-Kronglas noch totalreflektiert, wenn der Einfallswinkel in den Lichtleiter kleiner wird?

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a)Aus dem Diagramm (lila) entnimmt man für den Grenzwinkel der Totalreflexion beim Übergang Flintglas-Kronglas etwa 57°. Dies ist in der Zeichnung der Fall.

 

b)Aus der Zeichnung sieht man, dass ß1 = 90° - αgr = 33° ist. Aus dem (blauen) Diagramm kann man dann den Einfallswinkel α1 = 60° ermitteln.

 

c)Wird der Einfallswinkel kleiner, so trifft der Strahl auf die Grenzfläche Flintglas-Kronglas unter einem größeren Winkel als dem Grenzwinkel der Totalreflexion. Dies bedeutet, dass Totalreflexion gewährleistet ist.