1. Stex Frühjahr 2011: Frage A51 / B13

[Franziska Lotter]

ich hätte eine Frage zu Aufgabe 51 (Gruppe A)...
wieso stimmt hier nicht 1,2 und 5? Also antwort E anstatt D...
Ist nicht ß der Winkel der Totalreflexion?

[Unregistriert]

Nein! Alpha ist der Winkel der Totalreflektion! Würde es denn sonst Sinn machen den zu bestimmen, wenn der immer 90° wäre ?!

[Unregistriert]

oh gott, hätt ich einfach mal kurz drüber nachgedacht...

[Unregistriert]

ich hab genau den selben fehler gemacht wie du....

[Steffan]

Sehr geehrter Herr Dr. Funk, darf ich hierzu nochmal eine Frage stellen? Könnte Sie mir biitte kurz erklären, wie man hier zu der Lösung kommt? Was genau ist denn der grenzwinkel der Totalreflektion???
Danke schon mal und noch einen schönen Sonntag
Stefan

[Dr. Markus Funk]

Guten Tag!

Die Refraktometrie ist die Messung des Brechungsindex einer Substanz. Der Brechungsindex ist eine stoffspezifische Größe und hängt von der Wellenlänge des Lichtes und von der Temperatur ab.

Trifft ein Lichtstrahl auf die Grenze zwischen zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex, so sind zwei Effekte möglich: Der Lichtstrahl kann reflektiert werden. In diesem Fall gilt das Reflexionsgesetz, also Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel. Der Lichtstrahl kann aber auch die Grenze zum anderen Medium überqueren. Dabei kommt es zur Brechung des Lichtstrahls, wobei sich auch seine Ausbreitungsrichtung ändert.
Meistens treten beide Effekte auf. Ein Teil des Lichtes wird reflektiert, der andere Teil gebrochen.

Für die Lichtbrechung gilt das Brechungsgesetz.
Tritt ein Lichtstrahl vom optisch dünneren in ein optisch dichteres Medium über, so wird er zur optischen Achse hin gebrochen.
Umgekehrt gilt: Tritt der Lichtstrahl vom optisch dichteren ins optisch dünnere Medium über, so wird er von der optischen Achse weg gebrochen.
In der Abbildung zur Aufgabe ist die optische Achse als Lot eingezeichnet.

Unter Totalreflexion versteht man die völlige Reflexion an einer Grenzfläche von einem Medium mit höherem Brechungsindex zu einem Medium mit niedrigerem Brechungsindex.

Bezüglich des Grenzwinkels der Totalreflexion gilt folgendes:

Fällt eine monochromatischer Lichtstrahl aus einem optisch dichteren Medium in ein optisch dünneres, so wird er vom Lot weg gebrochen. Vergrößert man den Einfallswinkel, so wird auch der Brechungswinkel größer. Erreicht der Brechungswinkel einen Wert von 90°, so geht kein Licht mehr in das optisch dünnere Medium über, sondern es wird komplett in das dichtere Medium reflektiert. Der zu einem Brechungswinkel von genau 90° gehörende Einfallswinkel Winkel wird als Grenzwinkel der Totalreflexion bezeichnet. Bei weiterer Winkelvergrößerung erfolgt dann ausschließlich totale Reflexion an der Grenzfläche der beiden Medien.

Wie auch der Brechungsindex ist der Grenzwinkel der Totalreflexion von der Wellenlänge des verwendeten Lichts abhängig.

Aus diesen Überlegungen kann man dann ableiten, dass Aussage (1), (2) und (4) richtig sind.

Hilft Ihnen das weiter?

Viele Grüße
Markus Funk