Totalreflexion und Lichtleiter

Treffen Wellen auf eine Grenzschicht zwischen zwei Medien unterschiedlicher optischer Dichte, so laufen sie nicht einfach geradeaus weiter. Treten sie dabei vom optisch dichteren Medium (z. B. Glas) in ein optisch dünneres Medium (z. B. Luft), so gibt es einen kleinsten Winkel, den Grenzwinkel, unter dem Totalreflexion auftritt: die Welle wird zurückreflektiert und verbleibt im optisch dichteren Medium. Dieses Verhalten kann sowohl für Lichtwellen als auch für Neutronenwellen beobachtet werden. Beschrieben wird das "Brechungs"verhalten durch das Snellius-Gesetz (siehe Grafik). Der Grenzwinkel, unterhalb dessen Totalreflexion auftritt, ist bestimmt durch das Verhältnis der optischen Dichten der beiden Medien. Für den Übergang Glas-Luft beträgt das Verhältnis 3:2, woraus sich ein Grenzwinkel für Totalreflexion von 42° berechnet.

Ein Beispiel der Anwendung der Totalreflexion ist die Informationsleitung durch Lichtimpulse in einer sehr dünnen Glasfaser (siehe Bild).

Der Effekt der Totalreflexion erlaubt hier sehr dünne und damit flexible Lichtleiter (Signalleiter) von mehreren Kilometern Länge, die wie elektrisch leitende Drähte Geräte miteinander verbinden können und einen sehr schnellen Datenaustausch zwischen ihnen ermöglichen.

Neutronenleiter/spiegel