Total interne Reflexion

Eine interessante Konsequenz des Refraktionsgesetzes ist mit Licht verbunden, das in ein Medium mit einem niedrigeren Brechungsindex übergeht. Wie bereits erwähnt, sind in diesem Fall Lichtstrahlen von der Normalen der Schnittstelle zwischen den Medien weggebogen. Bei dem sogenannten kritischen Einfallswinkel (Θ) machen die gebrochenen Strahlen einen Winkel von 90 ° mit dem Normalen – mit anderen Worten, sie schneiden nur die Grenze der beiden Medien ab. Der Sinus des kritischen Winkels wird leicht aus dem Brechungsgesetz abgeleitet: sin Θ =  2 / 1 .

Für jeden Einfallswinkel, der größer als der kritische Winkel ist, werden Lichtstrahlen innerhalb des Materials vollständig reflektiert. Dieses Phänomen, das sogenannte Totalreflexion, wird üblicherweise von einem “Rohr” -Licht in einem gekrümmten Weg ausgenutzt. Wenn Licht auf eine schmale Faser aus Glas oder Kunststoff gerichtet ist, reflektiert das Licht wiederholt die Faser-Luft-Grenzfläche bei einem großen Einfallswinkel, der größer ist als der kritische Winkel (bei einer Glas-Luft-Grenzfläche beträgt der kritische Winkel etwa 42 °). Optische Fasern mit Durchmessern von 10 bis 50 Mikrometer können Licht über lange Distanzen mit geringem Intensitätsverlust übertragen ( siehe Faseroptik ). Die optische Kommunikation verwendet Sequenzen von Lichtimpulsen, um Informationen über ein Glasfasernetz zu übertragen.

Durch seine sorgfältige Untersuchung der Brechung von weißem Licht , wenn es durch eine bestandene Glasprisma , wurde Newton berühmt mit der Entdeckung gutgeschrieben , dass weißes Licht eines Spektrum besteht aus Farben . Die Streuung des weißen Lichts in seine konstituierenden Farben wird durch eine Variation desBrechungsindexes von Glas mit Farbe verursacht. Dieser Effekt, bekannt als chromatische Dispersion, ergibt sich aus der Tatsache, dass die Lichtgeschwindigkeit im Glas von der Wellenlänge des Lichts abhängt. Die Geschwindigkeit nimmt mit abnehmender Wellenlänge leicht ab; Dies bedeutet, dass der Brechungsindex, der umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit ist, mit abnehmender Wellenlänge leicht zunimmt. Für Glas ist der Brechungsindex für rotes Licht (die längste sichtbare Wellenlänge) etwa 1 Prozent geringer als bei violettem Licht (die kürzeste sichtbare Wellenlänge).

Die Fokussierungseigenschaften von Glaslinsen, die durch ihre Brechungsindizes bestimmt werden, sind geringfügig abhängig von der Farbe. Wenn eine einzelne Linse eine entfernte Weißlichtpunktquelle, wie einen Stern, bildt, ist das Bild wegen der Dispersion in der Linse leicht verzerrt; Dieser Effekt heißt chromatische Aberration . In einer Bemühung, die chromatische Aberration des brechenden Teleskops zu verbessern , erfand Isaac Newton das reflektierende Teleskop, in dem die Abbildung und Vergrößerung mit Spiegeln durchgeführt werden.


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