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[Physik] Geometrische Optik: Totalreflexion?

Guten Tag,

ich verstehe leider die Totalreflexion noch nicht so wirklich. Ich freue mich sehr auf eure ausführlichen und leicht verständlichen Erklärungen.

Totalreflexion kann beim Übergang vom optisch dichteren ins optisch dünnere Medium stattfinden, wenn der Einfallswinkel so groß ist, dass der Brechungswinkel nach dem Brechungsgesetz über 90° wäre.

  • Der Einfallswinkel ist hier ja Alpha. Alpha Strich ist hier der Ausfallswinkel. Da es hier zu einer Totalreflexion kommt, gilt Einfallswinkel Alpha = Ausfallswinkel Alpha Strich.
  • Aber wie kann man hier berechnen, dass der Brechungswinkel über 90° ist? Das verstehe ich leider noch überhaupt nicht. Ich verstehe nicht, wie genau ich erkennen/berechnen kann, ob es zu einer Totalreflexion kommt oder ob es zu einer Reflexion kommt.
  • Wie berechne ich den Grenzwinkel der Totalreflexion?

[Weitere Darstellung]

n2 < n1, d.h. dass n1 das optisch dichtere Medium sein muss.
  • Wieso kann man sagen, dass n1 das optisch dichtere Medium sein muss? Ich weiß, dass angegeben ist, dass der Brechungsindex von n1 größer ist als der Brechungsindex von n2. Also kann man sagen, dass ein größerer Brechungsindex bedeutet, dass das Medium optisch dichter sein muss?
Der Einfallswinkel vom grünen Strahl ist so klein, dass der Brechungswinkel kleiner als 90° ist und der Strahl somit austreten kann und dabei vom Lot weggebrochen wird.
  • Aber wo genau ist überhaupt hier der Brechungswinkel vom grünen Strahl? Wie erkenne ich, dass dieser kleiner als 90° ist?
Beim gelben Strahl ist der Brechungswinkel genau 90° und der Strahl verläuft entlang der Grenzschicht.
  • Wo kann ich hier erkennen, dass der Brechungswinkel vom gelben Strahl genau 90° ist? Ich sehe hier keinen rechten Winkel.
Beim roten Strahl ist der Grenzwinkel überschritten und es kommt zur Totalreflexion.

Das verstehe ich leider auch noch nicht. Wo sehe ich hier beim roten Strahl, dass der Grenzwinkel (Brechungswinkel von 90°) überschritten ist?

Bild zum Beitrag
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Welcher Prozess verursacht die Veränderung des räumlichen Zustands, was wir letztendlich als Dehnung der Zeit oder Kontraktion des Raums verstehen könnten?

In meiner vorherigen Frage:

Warum wird angenommen,
dass eine Längenkontraktion durch die Zeitdilatation verursacht wird
,
wenn es auch umgekehrt erklärbar wäre?

ergab sich diese Frage hier. Und somit solltest Du darauf antworten können, was mit dieser Frage eigentlich gemeint ist. Denn letztendlich ist keine Wirkung ohne Ursache, weil die Veränderung, welche das Gegenwärtige zu Vergangenem macht und damit etwas Neues entstehen lässt, immer noch die Ursache für die räumliche Veränderung, die wir als Längenkontraktion bezeichnen und wir unbedingt auch als Zeitdilatation verstehen wollen, damit die ach so geliebte Relativitätstheorie keinen Schaden nimmt. 

Es geht hier also immer noch darum, warum die 4. Dimension unbedingt von zeitlicher Natur sein muss, wenn doch die Relativität selbst nur eine beliebige Quantität benötigt, um weiterhin ihre Gültigkeit zu behalten. Es wäre auch viel plausibler, eine räumliche Dimension anzunehmen, denn der Vorteil davon wäre nämlich, dass ein räumlicher Abstand bereits die notwendigen Eigenschaften hat, um mathematisch plausibel zu sein, und keinerlei hypothetischer Konstruktionen notwendig sind oder prinzipielle Bedingungen erfüllt werden müssen, die eine gleichzeitig beliebig genaue Bestimmung von Ort und Impuls verbieten und damit der Mathematik nur unbestimmt wahrscheinliche Lösungswege aufzwingt. Obwohl die Längenkontraktion völlig unkomplizierte Vorhersagen von Ort und Impuls auch im ruhenden Zustand ermöglicht.

Denn inzwischen häufen sich nämlich die akademisch korrekt belegbaren Feststellungen, dass die notwendige 4. Dimension nur von räumlicher Natur sein kann. Siehe dazu z.B. die Antwort auf die Frage von CatsEyes.

Was ist "Photon-Photon-Streuung"?

Aber auch hierbei gilt:
Für die Relativitätstheorie wäre es nicht relevant, ob die zusätzlich benötigte Dimension von räumlicher oder zeitlicher Natur ist, denn es wird nur eine zusätzliche bidirektionale Quantität benötigt, um ihre Gültigkeit zu untermauern.

Es ist nur die Frage zu lösen:Ist Zeit eine Qualität und von unidirektional invarianter Natur,
oder ist sie eine Quantität von bidirektional variierender Natur?

Es gilt daher das Problem zu lösen, welcher Prozess die Veränderung des räumlichen Zustands verursacht, was wir letztendlich als Dehnung der Zeit oder Kontraktion des Raums verstehen könnten, damit wir endlich einsehen, dass man Zeit weder krümmen noch dehnen oder einrollen kann.

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