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Beobachtungen:



Totalreflexion

Nicht jede Grenzfläche läßt Licht in beiden Richtungen durch.
Bei schrägem Lichteinfall von einem optisch dichteren Medium auf ein dünneres kann es zur Totalreflexion kommen. Dann wird die Grenzfläche undurchlässig, weil sie das Licht reflektiert.

Anwendung der Totalreflexion bei Verzögerungsleitungen, Lasern und Lichtleitern

Bei Lichtleitern kann das Licht in steilen oder flachen Winkeln auf die Grenzflächen treffen und dabei unterschiedliche Wege zurücklegen, weil es bei steilen Winkeln entsprechend öfter reflektiert wird. Man sagt, es gibt verschiedene Moden für die Ausbreitung.  Bei der Datenübertragung führt ein solches Gemisch verschiedener Moden zur Verbreiterung von Impulsen.

siehe auch  wellenleiter.htm

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Abb. 01: Totalreflexion an einer Oberfläche: Der Lichtstrahl von links unten kommend kann die Grenzschicht Wasser-Luft nicht durchdringen, er wird an der Wasseroberfläche reflektiert.
Zusätzlich streuen feinste Teilchen im Wasser den Lichtstrahl , so daß sein Verlauf von der Seite sichtbar wird. (FB)
Abb. 02: Totalreflexion. Leuchtet eine punktförmige Strahlenquelle beispielsweise unter einer Wasseroberfläche nach oben, so kommt nur ein Ausschnitt der Strahlen aus dem Wasser heraus, die in der Nähe zur Senkrechten strahlen. Die anderen schräg verlaufenden werden an der Oberfläche nach unten reflektiert. /Dobler/

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Abb. 03: Zwischen zwei Glasplatten eines Gefäßes (Küvette) ist eine Wasserschicht. Ein schräg eingestrahlter Laserstrahl wird zickzackförmig mehrfach jeweils innen an den Glasflächen totalreflektiert. Das Licht tritt links ein und rechts wieder aus.
Ein Teil des Lichtes dringt geringfügig (evaneszent) in das Wandmaterial ein, wird an der Grenzfläche gestreut, gelangt daher trotz Reflexion nach außen und wird auf dem Foto sichtbar.

http://de.wikipedia.org/wiki/Evaneszenz  (FB)
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Abb. 04: Die Ultraschall-Verzögerungsleitung beim Fernsehempfänger wirkt als analoger Zwischenspeicher für die Information einer Bildzeile. An der Elektrode am Eingang wird eine mechanische Welle erzeugt, die nach einer Laufzeit von 64 Mikrosekunden wieder am Ausgang ein elektrisches Signal liefert. Diese Konstruktion mit mehreren Totalreflexionen sorgt für kleine Abmessungen des Bauteils (FB)

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Abb. 05: Rubinstab mit polierten Endflächen, Rohmaterial für einen Laser. Der Stab bildet für Licht einen optischen Resonator, in dem Licht zwischen beiden Endflächen mehrfach (nahezu) total reflektiert wird. Durch die Mehrfachreflexion kann im Resonator dabei eine sehr hohe Lichtintensität entstehen. Bringt man in den Stab seitlich von außen geeignetes "Pumplicht" hinein, so lassen sich im Material des Stabes Elektronenübergänge erzeugen, die zeitlich gekoppelt (Kohärent) einfarbiges Licht aussenden, die Laserstrahlung. (FB)
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Abb. 06: Helium-Neon-Laser. Zwischen zwei Spiegeln, die exakt parallel ausgerichtet sein müssen, wird das Licht mehrfach (nahezu) total reflektiert. Das System bildet einen optischen Resonator.
Die Gasentladungslampe liefert die Energie für das Laserlicht, sie dient zum "Pumpen" (Anregen) der Helium- und Neonatome. (FB)
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Abb. 07: Im Metallgehäuse links befindet sich einer der beiden justierten Resonator-Spiegel.
Zusätzlich gibt es am Ende der Glasröhre jeweils einen weiteren Spiegel, der aber schräg gestellt ist, damit dort keine Reflexionen auftreten.
Brewster Winkel     http://de.wikipedia.org/wiki/Helium-Neon-Laser     (FB)
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Abb. 08: Reflexion, Totalreflexion und Streuung in durchsichtigem Material: Bei Eis oder Glas erkennt man Risse daran, daß dort Licht austritt.  (FB)
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Abb. 09: Plexiglasscheiben liegen im Schaufenster, Das Tageslicht dringt aus den polierten Schnittkanten wieder heraus. (FB)
Abb. 10: Eine Drahtglasscheibe hat einen Schlag bekommen. Die sternförmig verlaufenden Risse sind gut zu erkennen. (FB)
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Abb. 11: Eine Plexiglasscheibe wird am oberen Rand nahezu unsichtbar beleuchtet. Das Licht strahlt an den gravierten Symbolen und am Rand heraus. (FB)
Abb. 12: Diese Glasscheibe steckt einseitig in einem Lampengehäuse. Wird die Lampe eingeschaltet, leuchten die aufgeklebten grünen Symbole und der Rand. (FB)
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Abb. 13: Ein Wasserstrahl fließt in einen Topf, am oberen Ende stahlt ein Laser in ihn horizontal hinein. Das Licht folgt mehrfach reflektiert dem Strahl nach unten. (FB)
Abb. 14: Mehrfachreflektion des Laserstrahles am Wasserstrahl. (FB)
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Abb. 15: Kunststoffschale mit Rippen und Füßen. Nicht nur an den äußeren Endflächen, sondern auch an den inneren dringt Licht heraus. (FB)



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