Totalreflexion
Inhaltsverzeichnis |
Einleitung
Wenn man an einem ruhigen Gewässer, wie einem See, ist, und eine Münze ins Wasser wirft, kann man erkennen, dass die Münze auch nach dem Aufkommen am Grund noch im Wasser "schweben" bleibt. Dies geschieht durch die Lichtbrechung. Das Licht, hier der Sonnenstrahl, bricht sich an der Wasseroberfläche und wird durch ebenjene Lichtbrechung umgeleitet. Es sieht so aus, als ob die Münze schweben würde. Wenn man aber unter Wasser ist, kann man ab einem bestimmten Winkel nichts mehr sehen, was über dem Wasser ist. Dies geschieht dadurch dass von einem betimmten Punkt aus alles reflekiert wird.
Experimente
Wir stellen euch hier Experimente vor, die sehr typisch für die Totalreflexion sind.
Der erste Versuch bestand darin, dass wir ein Prisma vor einen dünnen Lichtstrahl gehalten haben. In diesem Prisma brach sich das Licht, konnte nicht hindurchdringen und wurde deshalb zur Lichtquelle zurückgeworfen.
Beim zweiten Versuch legten wir einen Halbzylinder aus Glas vor den dünnen Lichtstrahl und konnten erkennen wie der Lichtstrahl gebrochen und zur Seite umgeleitet wurde.
Der dritte Versuch bestand darin, dass wir eine spiralförmige Lichtröhre an einen Lichtstrahl gehalten haben. Es war erkennbar, dass das Licht nur durch diese Spirale "floss" und es sonst dunkel blieb.
Beispiele aus dem Alltag und der Technik
In diesem Kapitel zeigen wir euch einige Beispiele aus der Natur.
Fata Morgana
Die Fata Morgana ist ein totalreflexives Naturphänomen. Kate Luftströme treffen mit warmer, dichterer Luft zusammen. Dadurch entsteht eine Luftspiegelung, sodass ein trügerisches Bild projeziert wird. DIe Fata Morgana ist typisch für die Wüste, jedoch gibt es sie auch bei uns, zum Beispiel wenn eine Straße bei großer Hitze so aussieht, als würde sie nass sein. Je näher man dieser Stelle jedoch kommt, desto mehr erkennt man, das es nur eine Luftspiegelung ist.
<--Hier sieht es so aus, als würde die Straße weiter hinten einfach aufhören.
Glasfasertechnik"
Bei der Glasfasertechnik wird eine ähnliche Technik wie bei Versuch 3 angewandt. Der Glasfaserstab ist allerdings nur ein zehntel Millimeter dick. Licht wird in ihn geleitet und totalreflektiert. Die Glasfasertechnik wird bei der Herstellung und Nutzung von Kabeln benutzt.
Videos
In diesem Video, sieht man eine Demonstration einer Totalreflexion in einem Wasserstrahl (funktioniert auch mit gebogenem Glasfaserkabel), durchgeführt von Forschern am Joint Quantum Institut an der Universität zu Maryland. Warum das Laser im Wasser bleibt, man es aber trotzdem überall sieht, ist einfach zu verstehen. Der Rand des Glasfaserkabels funktioniert wie die Wasseroberflache: Man kann durch sie hindurchgucken, aber sie spiegelt auch. Das heißt, dass der Laser an den Glasfaserkabelwänden/ an der Wasseroberfläche zum Teil durchgelassen, zum Teil reflektiert wird. Den Teil des Lasers, der durchgelassen wird, kann man sehen, den Rest nicht (dieser ,,geht weiter).
Quellen und Weblinks
- Wikipedia:Totalreflexion: [1]
- Fokus Physik Gymnasium 7/8, Cornelsen Verlag, Berlin 2010
- Commons:Totalreflexion
- http://www.phynet.de/optik/brechung-und-totalreflexion
- http://www.zum.de/dwu/depotan/apop101.htm
