Licht und geometrische Optik

25.5: Dispersion 9
Fällt ein Lichtstrahl senkrecht zur Hypothenusenfläche des Prismas ein, wird er zweimal
total reflektiert und verlässt das Prisma in der Gegenrichtung. In vielen optischen Instrumenten
dienen Prismen dazu, die Lichtstrahlen verlustfrei abzulenken.
Eine neuere Anwendung der Totalreflexion ist die Übertragung von Licht durch Glasfasern.
Wenn die Faser nicht zu stark gekrümmt ist, kann kein Licht seitlich austreten.
⇒ Transparency Licht in einer Faser (faser1.jpg)
Ein Bündel von Glasfasern kann zum Übertragen von Abbildungen oder Daten verwendet
werden.
⇒ Experiment 497: Glasfaseroptik
Es wird in der Medizin verwendet, um bei der so genannten Endoskopie innere Organe
ohne Operation zu überprüfen.
⇒ Transparency Lichtfaser für Bildübertragung (faser2.jpg)
⇒ Transparency Bild rekonstruiert aus Glasfasern (faser3.jpg)
Wenn die Übertragung von Daten durch modulierte elektromagnetische Wellen geschieht,
ist die Übertragungsrate stark von der Frequenz der Trägerwelle abhängig. In den Glasfasern
dienen Lichtwellen als Informationsträger. Sie haben Frequenzen in der Größenordnung
von 10 8 Hz. Dadurch sind wesentlich höhere Datenübertragungsraten erzielbar als etwa mit
Rundfunkwellen, deren Frequenz nur in der Größenordnung von 10 6 liegt.
Wenn sich der Brechungsindex eines Mediums räumlich ändert, dann führt das zu einer
Krümmung des Lichtweges der durchgehenden Lichtstrahlen infolge der Brechung.
⇒ Transparency Eine Luftspiegelung (luftspiegelung1.jpg)
⇒ Transparency Eine Luftspiegelung (luftspiegelung2.jpg)
25.5 Dispersion
Die Brechzahl jeder Substanz (und damit die Geschwindigkeit von Licht in der Substanz)
ist geringfügig von der Wellenlänge bzw. von der Frequenz abhängig. Diesen Effekt nennt
man Dispersion. Die Abbildung zeigt die Abhängigkeit der Brechzahl von der Wellenlänge
für einige Glassorten.
⇒ Transparency Brechzahl gegen Lichtwellenlänge (brechzahl.jpg)
Die Brechzahl von Glas nimmt mit zunehmender Wellenlänge ab. D.h. dass die Lichtgeschwindigkeit
von blauem Licht kleiner als rotes Licht im Glas ist. Damit wird rotes Licht
weniger gebrochen als blaues Licht. Trifft weißes Licht auf ein Glasprisma, so wird es in
seine Farbkomponenten zerlegt.
Licht und geometrische Optik Lecture 32, 11/07/2002