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Abb. 9.70
Sonderfall der Brechung: Totalreflexion (Erklärung im Text)
Beim Übergang aus einem dichteren in ein dünneres Medium gibt es den Sonderfall
der Totalreflexion. Ein Strahl, der aus einem optisch dichteren Medium (Brechzahl
1
) kommt und auf die Grenzfläche zu einem optisch dünneren Medium (
2
) fällt,
wird vom Einfallslot weg gebrochen. Abbildung
9.70
zeigt von links:
der Brechungswinkel
®
t
ist größer als der Einfallswinkel
®
e
; das ist der Normal-
fall bei
®
e
<®
G
und
1
>
2
.
vergrößert man den Einfallswinkel
®
e
auf einen bestimmten Wert, so verläuft der
Strahl
{t}
in der Grenzfläche der Medien und wird dort absorbiert. Dieser Winkel
wird
Grenzwinkel der Totalreflexion
(auch kritischer Winkel)
®
G
genannt, er ist
wie folgt abhängig von den Brechzahlen:
®
G
D
arcsin
.
2
=
1
/
für den Einfallswinkel
®
e
>®
G
kommt Brechung nicht zustande, weil der
Reflexionsstrahl
{r}
das Medium (an dieser Stelle) nicht verlassen kann. Der
Reflexionswinkel ist wie bei der normalen Reflexion gleich dem Einfallswinkel.
Dieser Fall wird als Totalreflexion bezeichnet.
Totalreflexion kann man z. B. in einem Aquariumsbecken beobachten: Die Seh-
strahlen des Beobachters können nicht durch die Wasseroberfläche hinaus in das
Medium Luft, vielmehr werden sie an der Wasseroberfläche reflektiert und man
sieht den Panzer der Schildkröte von oben als Spiegelbild infolge Totalreflexion.
Bei senkrechtem Einblick in das gefüllte Aquariumsbecken erscheint seine Tiefe
deutlich geringer als bei leerem Becken.
Auch das Funkeln geschliffener Diamanten beruht hauptsächlich auf Totalreflexi-
on. Trotz der hohen Brechzahl von Diamant kommen zwar Lichtstrahlen in den
Diamanten hinein, aber erst nach einer mehr oder weniger großen Anzahl von To-
talreflexionen wieder heraus. Das ist das Ergebnis der Kunst des Diamantschleifers.
Die Tab.
9.5
enthält Brechzahlen für verschiedene Materialien. Da auch die
Brechzahlen von der Wellenlänge des Lichts abhängig sind, gelten diese für eine
Wellenlänge von 589 nm; ~Gelb.
Am Schnittpunkt eines Strahls mit einem transparenten Objekt treten beide Phä-
nomene gleichzeitig auf: Reflexion und Brechung. Es ist also noch zu klären, wie
viel von der ankommenden Intensität an den reflektierten und an den gebrochenen
