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Beobachtungen:

Wellenleiter in der Optik

In der geometrischen Optik lernt man, daß sich Lichtstrahlen geradlinig ausbreiten.

Mit Hilfe von Wellenleitern wie z.B. einer Glasfaser läßt sich das Licht aber auch auf gekrümmten Wegen fortleiten.

Wenn diese Leiter außen mit einer lichtundurchlässigen Schicht versehen sind, dann kann man das Licht an dem einen Ende des Leiters einkoppeln und es am anderen Ende austreten lassen, ohne daß ein Beobachter von außen erkennen kann, wie das Licht vom Anfang zum Ende gelangt ist.

Treffen Lichtstrahlen auf Grenzflächen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften, kann es zur Reflexion des Lichtstrahls kommen. Dann läßt sich über eine Reihe von vielen spiegelnden Flächen ein Lichtstrahl nahezu beliebig ausrichten und so auch um ein Hindernisse herum lenken.

Schickt man einen Lichtstrahl durch ein Gemisch aus zwei durchsichtigen Materialien mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften, bei denen der Brechungsindex sich mit dem Mischungsverhältnis ändert, so kann man einen gekrümmten Lichtstrahl erzeugen.

Ein Lichtstrahl läßt sich sichtbar machen, wenn das Licht auf feinste Teilchen trifft, die dabei zum Leuchten angeregt werden.

Siehe auch totalreflexion.htm

Wellenleiter gibt es auch bei

elektromagnetischen Wellen im Mega und Gigahertzbereich: z.B. Hochfrequenzleitungen
akustische Wellen: Rohr, z.B. Sprachrohr zur Verständigung zwischen dem Maschinisten am Steuerstand einer Dampfmaschine und dem Kapitän auf der Brücke

Abb.01: Wellenleiter: Links strahlt ein Laser in einen Lichtleiter, rechts oben kommt das Licht heraus. (FB)

Abb. 02: Ein Laserstrahl beleuchtet von links unten Wasser. Es ist mit feinsten Trübstoffen angereichert, wodurch der Verlauf des Strahls sichtbar wird. Die obere Grenzfläche Wasser-Luft reflektiert den Strahl, so daß er rechts unten wieder aus dem Gefäß austritt. In der Luft ist der Verlauf des Strahls nicht sichtbar. (FB)

Abb. 03: Laserlicht wird oben in einen Wasserstrahl gelenkt. Die Oberflächen des Wassers reflektieren das Licht mehrfach, so daß es dem Strahl folgt. Der Eimer ist innen beleuchtet, obwohl der Laserstrahl oben horizontal durch das Wassergefäß strahlt. (FB)

Abb. 04: Der Lichtstrahl wird im auslaufenden Wasser mehrfach hin und her reflektiert. (FB)

Abb. 05: Gekrümmter Lichtstrahl in einem Gemisch aus Wasser und Zucker. Unten ist die Zuckerkonzentration und damit auch der Brechungsindex höher als oben (FB)

Abb. 06: Aus einem Laser (rechts unten) strahlt Licht. Es gelangt über eine schräggestellte Glasplatte und eine Optik in eine Glasfaser. Der Laser ist so intensiv, daß man sehen kann, wie ein Teil des Lichtes sowohl am Rand der Glasplatte als auch bei der Faser gut sichtbar seitlich austritt. (FB)

Abb. 07: Zwei Rollen mit Glasfasern. In die untere wird Laserlicht eingekoppelt, in die obere nicht.
Die Strahlung in der Faser ist so stark, daß gut sichtbar ein Teil davon seitlich austritt. Die Faser erscheint dadurch hell leuchtend. (FB)

Abb. 08: Im Lager einer Glasbläserwerkstatt werden Glasrohre an ihren Enden von Sonnenlicht angestrahlt. An deren anderen Enden tritt bei einigen das Licht gut sichtbar aus. (FB)

Abb. 09: Je nach Material leuchten die Enden in unterschiedlichen Farben. (FB)

Abb. 10: Zwei Winkel aus durchsichtigem Kunststoff. Der obere wird vom Licht einer Taschenlampe beleuchtet. An dessen Ende tritt Licht aus und bestrahlt die farbige Unterlage. Der untere Winkel ist unbeleuchtet und bleibt am linken Rand dunkel. (FB)

Abb. 11: Reflexion und Totalreflexion eines Lichtstrahls an einem Prisma aus durchsichtigem Kunststoff. (FB)

Abb. 12: Von oben gelangt Licht in eine Plexiglasscheibe mit einem eingraviertem Schriftzug. An den Rändern und Kanten tritt das Licht aus. (FB)

Abb. 13: Ein Riß in einer Glasscheibe wird sichtbar, weil er das Umgebungslicht in Richtung Kamera streut. Der Spalt im Glas ist sehr schmal (wenige 1/1000 mm). Die farbigen parallenen Streifen sind Interferenzmuster. (FB)