Brechung und Totalreflexion im Prisma. Der Eintrittswinkel wird stufenweise im Intervall von 0° bis 90° erhöht. In dem zum Versuch gehörigen Messblatt werden Eintritts- und Austrittswinkel notiert. Während für kleine Winkel noch Totalreflexion an der austretenden Grenzfläche auftritt, findet für größere Winkel Ablenkung statt. Aus dem Eintritts- und Austrittswinkel wird die Ablenkung berechnet. Es wird festgestellt, dass die Ablenkung ein Minimum hat.
Im Prisma findet Brechung und Totalreflexion in Abhängigkeit vom Eintrittswinkel statt. Es gibt einen Winkel der geringsten Ablenkung im Prisma. Weiterhin kann aus dem Strahlengang im Prisma auf die Strahlengänge von optischen Linsen geschlossen werden.
Bestimmung der Winkel der geringsten Ablenkung für das grüne und rote monochromatische Licht.
Bestimmung der Brechzahl, Brechzahlen sind wellenlängen- und materialabhängig
V3.1b Brechzahlbestimmung im Prisma
Licht wird senkrecht in die gewölbte Fläche eines Halbzylinders gestrahlt. Die Position des Lasers kann stufenlos geregelt werden, bis an der geraden Fläche Totalreflexion auftritt. Aus dem gemessenen Grenzwinkel kann die Brechzahl bestimmt werden.
Der Halbzylinder ist ein guter Trick, mit dem in optisch dichteren Medien der Übergang zwischen Strahlenaufspaltung und Totalreflexion stufenlos im Experiment dargestellt wird.
Bestimmung der Brechzahl aus dem Grenzwinkel der Totalreflexion.
V3.2 Brechzahlbestimmung im Halbzylinder
Im ersten Versuchsteil wird die Reflexion von senkrecht (s) – und parallel (p) – polarisiertem Licht im Winkelbereich von 0° bis 90° untersucht. Dabei wird die Reflexion an einer ebenen Fläche des Halbzylinders beobachtet. Für einen speziellen Winkel findet für einen Polarisationszustand keine Reflexion statt. Das ist der äußere Brewsterwinkel.
Brewsterwinkel, Während für s-Polarisation Reflexion stattfindet, findet für p- Polarisation am äußeren Brewsterwinkel keine Reflexion statt. Hier wird ein Zugang zu den Fresnelschen Formeln geschaffen.
Es wird wieder an der gewölbten Fläche des Halbzylinders mit s- bzw. p- polarisiertem Licht senkrecht eingestrahlt. Somit kann der innere Brewsterwinkel und daraus die Brechzahl bestimmt werden.
Zu dem äußeren Brewsterwinkel gibt es noch als Äquivalent den inneren Brewsterwinkel. Beide Winkel sind über das Brechungsgesetz von Snellius miteinander verknüpft.
V3.3 Brechzahlbestimmung im Halbzylinder
In dem Ergänzungsversuch „Brewsterwinkel an der planparallelen Platte“ können beide Brewsterwinkel beobachtet werden.
Es wird mit s- und p- polarisiertem grünen Laserlicht der äußere Brewsterwinkel gesucht. Dabei wird erkannt, dass der äußere und der innere Brewsterwinkel durch das Brechungsgesetz von Snellius miteinander verknüpft sind.