205. Grenzwinkel. Totale Reflexion.

[Abbildung: Fig. 264.]

Geht Licht vom ^dünneren ins dichtere^ Medium, so wird es zum

Einfallslot gebrochen. Zum Einfallswinkel von 90° gehört ein

Brechungswinkel ~r~, bestimmt aus

sin 90 1

~------ = n~, also ~sin r = -~;

sin r n

^dies ist der größte Winkel, unter dem das Licht in das zweite Medium

gelangt, er wird deshalb Grenzwinkel genannt^. Dringt Licht von allen

Seiten her durch eine kleine Öffnung in das zweite Medium, so wird es in

einen Lichtkegel vereinigt, dessen Kante mit der Achse den Grenzwinkel

bildet (Strahl 6 in Fig. 264); jenseits dieses Winkels dringt kein Licht

in das zweite Medium.

Geht Licht vom dichteren ins dünnere Medium, so wird es vom Einfallslote

gebrochen. Da der Brechungswinkel höchstens 90° sein kann, und hiezu ein

Einfallswinkel ~i~ gehört, so daß

sin i 1 1

~------ = -~, also ~sin i = -~,

sin 90 n n

so folgt, daß ^alles^ Licht, ^das unter einem noch größeren

Einfallswinkel auffällt, nicht in das dünnere Medium gelangt. Auch

dieser Winkel wird Grenzwinkel genannt und ist derselbe wie der vorher

so benannte^. Der Grenzwinkel beträgt im Diamant (gegen Luft) 23°, Quarz

40° 29', Flintglas 36°, Kronglas 40° 49', Wasser 48° 45', und in Luft

(gegen den luftleeren Raum) 88° 24'. Alles jenseits des Grenzwinkels

auffallende Licht wird reflektiert nach den gewöhnlichen

Reflexionsgesetzen (Strahl 7 in Fig. 264). Man nennt dies ^innere

Reflexion^ oder #totale Reflexion#, ^da das ganze Licht reflektiert

wird^. (Welche Konstruktion im Sinne der Fig. 260 ergibt den

Grenzwinkel.)

[Abbildung: Fig. 265.]

[Abbildung: Fig. 266.]

[Abbildung: Fig. 267.]

Totale Reflexion an einem dreiseitigen Glasprisma (Fig. 265). Das Licht

tritt bei der ersten Prismenfläche ein, wird etwas gebrochen, trifft so

die untere Fläche, und wird, da es jenseits des Grenzwinkels auffällt,

total reflektiert, trifft dann die dritte Prismenfläche, wird etwas

gebrochen und kommt so ins Auge. Das Auge sieht daher die jenseits des

Prismas liegenden Gegenstände in der unteren Prismenfläche gespiegelt,

und zwar sehr lichtstark, da alles Licht reflektiert wird. Hält man ein

leeres Reagenzglas schräg ins Wasser (Fig. 266) und blickt von oben

darauf, so werden die von der Seite (vom Fenster) her einfallenden

Lichtstrahlen total reflektiert. Deshalb spiegeln und glänzen auch

Luftbläschen im Wasser so stark.

[Abbildung: Fig. 268.]

^Diamant hat einen sehr großen Brechungsexponenten; deshalb^ ist der

Grenzwinkel sehr klein. Diamanten werden geschliffen, so daß sie die

Form zweier mit den Grundflächen auf einander sitzenden Pyramiden haben

(Fig. 267), die obere ist stumpfer, die untere spitzer. Fast alles oben

einfallende Licht trifft die unteren Flächen so, daß es jenseits des

Grenzwinkels auffällt, also total reflektiert und bei den oberen Flächen

wieder in die Luft zurückgeworfen wird; darauf beruht das Blitzen,

Funkeln, ^Brillieren^ des Diamanten; schleift man Glas, Bergkrystall u.

s. w. ebenso, so funkeln sie weniger, weil der Grenzwinkel größer ist,

also viele Strahlen unten nicht zurückgeworfen, sondern durchgelassen

werden, also verloren gehen.

Bei der ~camera lucida~ (Wollaston) dringt das Licht (Fig. 268) bei

einer Prismenfläche ein, wird an den zwei folgenden Flächen total

reflektiert und tritt bei der 4. Fläche aus. Ein dort befindliches Auge

sieht den Gegenstand gespiegelt, und, an der Kante des Prismas

vorbeischauend, zugleich den Zeichenstift, der nun den Gegenstand

nachzeichnet (Zeichenprisma).

Aufgaben:

#122.# Kann Licht, das von außen her in das Innere eines kugelförmigen

Wassertropfens eingedrungen ist, im Innern des Tropfens total

reflektiert werden?

#122~a~.# Auf ein Glasprisma, dessen Querschnitt ein rechtwinklig

gleichschenkliges Dreieck ist, fällt ein Lichtstrahl parallel der

Hypotenuse; verfolge durch Konstruktion seinen Gang durch das Prisma.

#122~b~.# Auf eine kugelförmige Luftblase in Wasser fällt paralleles

Licht. Welcher Bereich der Kugelfläche reflektiert total?

Lehrbuch der Physik zum Schulgebrauche. · 第 217 / 340 题