Umkehr- und Umlenkprisma

OPTIKBOX
GEOM.OPTIK
Umkehr- und Umlenkprisma
Bearbeitung:
Michael F. 7a
Material:
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Laserpointer
Prisma
Fotos: Michael F.
Versuchsbeschreibung:
Soll ein gleichschenkeliges, rechtwinkeliges Prisma als Umkehrprisma fungieren, so muss mit dem
Laserpointer so auf das Dreieck geleuchtet werden, dass der Lichtstrahl normal auf die Hypotenuse
steht. Unter diesen Bedingungen wird der Strahl zweimal totalreflektiert und tritt parallel zum Eingangsstrahl in der entgegengesetzten Richtung wieder aus dem Prisma aus.
Eine zweite Einsatzmöglichkeit eines Prismas stellt die Umlenkung eines Lichtstrahls dar (Umlenkprisma). Hierzu muss im rechten Winkel auf eine der Katheten geleuchtet werden. In diesem Fall
wird der Strahl nur einmal reflektiert und tritt durch die andere Kathete wieder aus dem Prisma aus.
Der Winkel zwischen Eingangsstrahl und reflektiertem Strahl beträgt 90°.
Effekt: Totalreflexion
Das verwendete Prisma besitzt einen Brechungsindex von ≈ 1,5; für die umgebende Luft wird ein
Wert von 1 angenommen. Für den Grenzwinkel für die Totalreflexion gilt also:
sin
=
. ü
.
=
1
→
1,5
= sin
1
≈ 41,82°
1,5
Beim Umkehrprisma beträgt der Einfallswinkel an der ersten Kathete genau 45°, ist also größer
als der Grenzwinkel , weshalb eine Totalreflexion auftritt. Weil das Prisma ein gleichschenkeliges
Dreieck darstellt, ist der Winkel an der gegenüberliegenden Seite ebenfalls größer als ; deshalb
wird der Lichtstrahl erneut totalreflektiert und tritt parallel zum Eingangsstrahl aus. (vgl. Abb. 1)
Beim Umlenkprisma ist der Einfallswinkel an der Hypotenuse 45°, es kommt also wieder zur Totalreflexion. Der Strahl wird um 90° gebrochen und tritt so wieder aus dem Prisma aus. (vgl. Abb. 2)
Abb. 1: Umkehrprisma
Quelle: privat
Abb. 2: Umlenkprisma