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Grundwissen

Totalreflexion

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Beim Übergang zwischen zwei Medien wird ein Teil des Lichtes reflektiert.
  • Nur beim Übergang vom optisch dichteren zum optisch dünneren Medium kann Totalreflexion auftreten.
  • Den Grenzwinkel der Totalreflexion \(\alpha_{\rm{Gr}}\) hängt von den beiden Materialien ab.
Aufgaben Aufgaben

Gebrochener und reflektierter Strahl

Tritt ein Lichtstrahl von einem Medium in ein zweites Medium mit einer anderen optischen Dichte, so treten an der Grenzfläche wie in Bild 1 meist zwei Phänomene auf:

  • Ein Teil des Lichtes wird gebrochen und tritt in das zweite Medium ein.
  • Ein Teil des Lichtes wird reflektiert und bleibt im ersten Medium.

Totalreflexion beim Übergang vom optisch dichten in optisch dünnes Medium

Beim Übergang vom optisch dichten in ein optisch dünneres Medium kann ein besonderes Phänomen auftreten, die sog. Totalreflexion. Erreicht der Einfallswinkel \(\alpha_1\) eine bestimmte Größe \(\alpha_{Gr}\), so verläuft der gebrochene Strahl gerade parallel zur Grenzfläche (Bild 2).Wird der Einfallswinkel \(\alpha_1\) noch größer, so wird der Lichtstrahl vollständig reflektiert und kein Licht dringt in das optisch dünnere Medium ein (Bild 3). Dieses Phänomen nennt man Totalreflexion.

Wie groß der Grenzwinkel \(\alpha_{Gr}\) ist, hängt von den optischen Dichten der beiden am Übergang beteiligten Medien ab.

Gebrochener und reflektierter Strahl
Bild 1: Gebrochener und reflektierter Strahl
Grenzwinkel der Totalreflexion
Bild 2:Grenzwinkel der Totalreflexion
Totalreflexion bei großem Einfallswinkel
Bild 3: Einfallswinkel größer als der Grenzwinkel
Aufgabe

Kann ein Lichtstrahl beim Übergang von Glas zu Wasser total reflektiert werden?

Lösungsvorschläge

Lösung

Ja, Totalreflexion kann auftreten, weil Glas optisch dichter ist als Wasser und so die Brechung vom Lot weg erfolgt.