Glasprisma: Berechnung des Austrittswinkels

NiceMan · Anmeldungsdatum: 29.11.2012 Beiträge: 165

Hallo!

Ich beschäftige mich gerade mit Altfragen zur Geometrischen Optik und halte mich gerade bei Aufgabe 7 auf. Zu finden ist diese Aufgabe unter folgendem Link auf Folienseite 8:

http://www.ep4.ruhr-uni-bochum.de/imperia/md/content/skripte/ws09-10/physik_fuer_biologie/klausuren/bscbiologen932009.pdf

Was diese Aufgabe so schwierig für mich macht, ist die Tatsache, dass der Laserstrahl genau in die Richtung des Einfallslots auf eine Seitenwand des Prismas fallen soll.
Es wäre nett, wenn mir jemand bei der Rekonstruktion des Strahlengangs und der Berechnung des Austrittswinkels weiterhelfen könnte.

Mit bestem Dank

NiceMan

NiceMan · Anmeldungsdatum: 29.11.2012 Beiträge: 165

Meine Ideen:

Man sieht, dass der Laserstrahl senkrecht auf eine der Kathetenseiten des Glasprismas auftrifft. Die Grundfläche dieses Glasprismas ist ein gleichschenkliges rechtwinkliges Dreieck.

Kann es sein, dass der Laserstrahl total reflektiert wird und ebenfalls senkrecht durch die andere Kathetenseite wieder austritt?

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

NiceMan · Anmeldungsdatum: 29.11.2012 Beiträge: 165

Also Totalreflexion kann ja nur auftreten, wenn das Licht vom Medium mit der höheren Brechzahl ausgehend auf die Grenzfläche trifft.

NiceMan · Anmeldungsdatum: 29.11.2012 Beiträge: 165

Gegeben sind die Brechungsindizes für Glas und Wasser:

Glas: n = 1,7

Luft: n = 1

Wie bereits gesagt, trifft der Laserstrahl senkrecht, also mit einem 90°-Winkel, auf eine Kathetenseite des Glasprismas.

NiceMan · Anmeldungsdatum: 29.11.2012 Beiträge: 165

Bei einem Brechungsindex von n = 1,7 des Glases ist der kritische Winkel der Totalreflexion gleich 36°. Der Laserstrahl tritt hier durch die Glas-Luft-Grenzfläche an der Hypotenusenseite unter einem Einfallswinkel von 90° ein, da hier der Lasestrahl genau in Richtung des Einfallslots auf eine Seitenwand des Prismas auftrifft. Das bedeutet, dass der Einfallswinkel größer ist als der kritische Winkel der Totalreflexion. Dies hat zur Folge, dass keine Brechung stattfinden kann und stattdessen nach dem Reflexionsgesetz reflektiert wird. So meine Überlegungen.

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Kannst du bitte sagen, wie du den Winkel misst. Ich denke nämlich, dass du korrekt gerechnet haben könntest, jedoch den Winkel nicht zum Lot sondern zur Grenzfläche bestimmst. Ist das so?

NiceMan · Anmeldungsdatum: 29.11.2012 Beiträge: 165

Welchen Winkel meinst du genau?

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Man misst alle Winkel immer zum Lot.
Damit fällt der erste Strahl unter 0° ein und wird dann unter ..° reflektiert (total?) --> er tritt wieder unter 0° aus.

NiceMan · Anmeldungsdatum: 29.11.2012 Beiträge: 165

Wie kann denn der erste Strahl unter einem Winkel von 0° einfallen, wenn in der Abbildung 90° steht???

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

Man misst den Winkel immer zum Lot. Dieser steht definitionsgemäß senkrecht auf der Oberfläche. Somit ist das Licht parallel zum Lot, d.h. der Winkel beträgt 0°.