Totalreflexion 1: Grundversuch Plexiglashalbkörper

Lehrplanbezug

Die Totalreflexion beim Übergang von optisch dichtem zu optisch dünnen Medium ist nur Lehrplaninhalt in der Jahrgangsstufe 7 der bay. Realschule. Dennoch bietet sich vor allem der Einsatz von Lichtleitern in der Kommunikations- bzw. Medizintechnik als motivierende Anwendung an.

Video : Totalreflexion (halbrunder Glaskörper)

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Hinweise zur Durchführung

Die Grenzfläche an der die Totalreflexion auftritt sollte sauber sein und muss eventuell vorher poliert werden um unnötige Streuungen zu verhindern.

Schulartspezifische/didaktische Hinweise

Da das Snelliussche Gesetz Schülern der 7. Jahrgangsstufe nicht bekannt ist, kann der Grenzwinkel der Totalreflexion nur experimentell, d.h. mit dem Verschwinden des gebrochenen Strahls, bestimmt werden.

Die Schüler finden als Anwendung des Prinzips der Totalreflexion das Beispiel eines Tauchers, der ca. 3m unter der Wasseroberfläche schwimmt, sehr spannend. Schaut der Taucher von unten zur Wasseroberfläche hinauf, dann sieht er über sich einen hellen Kreis mit den verzerrten Bildern der Umgebung über dem Wasser; das Kreisäußere ist als das totalreflektierte Bild des Meeres unterhalb des Tauchers dunkel.

Das Thema Totalreflexion ist für Bezüge aus Technik und der Erfahrungswelt der Schüler sehr dankbar: z.B. Glasfasertechnologie, Endoskopie, Fata Morgana, Luftspiegelung auf heißen Straßen.

totalreflektion_in_faseroptik