Technische Optik in der Praxis

8 Fasern und Sensorik
8.1 Mechanismus der Wellenleitung
8.1.1 Geometrisch-optische Grundlagen
Lichtbrechung und Totalreflexion. Die in Kap. 1.3 bereits dargestellten
Zusammenhänge bei Brechung und Reflexion von Lichtstrahlen sollen einleitend
hier nochmals kurz wiederholt werden. Danach entstehen beim Auftreffen
eines Lichtstrahls auf die Grenzfläche zwischen zwei optischen Medien
mit unterschiedlichen Brechzahlen ein reflektierter und ein gebeugter Strahl
(Abb. 8.1).
Für den reflektierten Strahl gilt die Regel ,,Einfallswinkel = Ausfallswinkel“;
die Zusammenhänge für den gebrochenen Strahl werden durch das Snelliussche
Brechungsgesetz beschrieben
n2 · sin ε2 = n1 · sin ε1 . (8.1)
Kommt der Strahl aus dem optisch dünneren Medium (n2 n1), so wird er vom Lot weg gebrochen. Fällt im letzteren Fall der
Einfallsstrahl flach genug auf die Grenzfläche, so tritt Totalreflexion auf, d. h.
es gibt keinen gebrochenen Strahl mehr. Somit tritt auch keine Energie mehr
in das angrenzende Medium über. Für den Grenzwinkel der Totalreflexion
erhält man aus Gleichung (8.1) – siehe auch Gleichung (1.17) –
n1
n
2
sin εG = n1
n2
n1
n2
ε
1
. (8.2)
n1
n
ε ε ε
2
2 2 2 ε2
n1
n2
Abb. 8.1. Zum Snelliusschen Brechungsgesetz
ε
1