In dem Fall, in dem sich Licht von einem dichteren Medium zu einem dünneren Medium bewegt, ist der gebrochene Strahl im kritischen Winkel parallel zur Oberfläche. Nun, nach dem Prinzip der Umkehrbarkeit des Lichts, wenn wir die Richtung des Lichts umkehren, folgt es demselben Weg. Aber in diesem Fall, wenn wir die Richtung des Lichts umkehren, d. h. einen Strahl parallel zur Oberfläche senden, wie wird er seinen Weg zurückverfolgen, da der Strahl niemals die Oberfläche kreuzen wird?
Der Lichtstrahl ist kein idealer Strahl und ist nicht perfekt kollimiert, daher befindet sich im wirklichen Leben nur sein kleiner Bruchteil genau am kritischen Winkel für einen bestimmten Einfallswinkel.
Ein weiterer Faktor, der den Übergang zwischen Brechung und Reflexion fließend macht, ist die Dispersion, die den Brechungsindex und damit den Grenzwinkel von der Frequenz abhängig macht. Da die Energie eines nicht idealen Lichtstrahls über einen endlichen Frequenzbereich verteilt ist, wäre jeder Einfallswinkel nur für einen vernachlässigbaren Anteil des Lichts im Strahl genau kritisch, selbst wenn der Strahl perfekt kollimiert wäre.
Dieser Punkt wird in diesem Video veranschaulicht .
Beachten Sie, wie der Strahl in verschiedene Farben aufgeteilt wird, wobei jede Farbe die Grenze in einem anderen Einfallswinkel erreicht.
Daher ist ein Szenario, das üblicherweise in Diagrammen zur Veranschaulichung der Totalreflexion gezeigt wird, bei denen ein einfallender Lichtstrahl auf die Grenze trifft und sich dann einfach weiter entlang bewegt, nicht realistisch.
Wenn wir also einen Lichtstrahl entlang der Grenze zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes richten, kehren wir nicht genau um, was im Szenario des kritischen Winkels passiert.
Arpad Szendrei
Biophysiker
sichere Sphäre