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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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Trigonometrische Gleichungen Lösen - Vorgehensweise?

Hi,

Ich habe wirklich schon alle möglichen Webseiten besucht, ChatGPT gefragt, war bei Math AI und habe zahlreiche YouTube-Videos angesehen und muss nun wohl endgültig zu dem Ergebnis kommen, dass ich wirklich zu dumm bin, die Herangehensweise vollständig zu verstehen.

Es geht beispielsweise um die folgende Aufgabe:

sin(2x) = -0,5 (Berechnung im Intervall (I = 0;2pi))

Meine Vorgehensweise war nun die folgende:

Periodenlänge bestimmen:

2pi/b = 2pi/2 = pi

sin(2x) = -0,5 I Substitution

mit: 2x = u

sin(u) = -0,5 IWTR

u = -pi/6 I Resubstitution

mit: u = 2x

-pi/6 = 2x I*0,5

-pi/12 = x

Zunächst habe ich aufgegriffen, dass dieses Ergebnis sich nicht innerhalb von I befindet.

Ab da wusste ich nicht mehr genau weiter. Ich habe in einem YouTube-Video gehört, die erste Lösung erhält man dann über die Berechnung mit (halber Periodenlänge - x):

Halbe Periodenlänge hier: pi/2

somit x1= pi/2 - (-pi/12) = pi/2 + pi/12 = 7pi/12

Damit hätten wir x1 und soweit ich weiß, berechnet man weitere Lösungen dann allgemein mit:

x= 7pi/12 * k*pi (k Element Z)

aber es gibt ja dann immer noch eine zweite Lösung, mit der man dann eine weitere allgemeine Gleichung für die weiteren Lösungen aufstellen kann. Wie berechne ich diese nun ?

Laut Lösung (OHNE Lösungsweg, das ist eben mein großes Problem) müsste nämlich die nächste Lösung (nach 7pi/12) 11pi/12 sein und durch Ausprobieren am Taschenrechner bin ich auf 3pi/2 - 7pi/12 = 11pi/12 gekommen, aber ich verstehe nicht, wie sich dies ergibt, bzw. was eben der Ansatz für diesen Schritt ist.

Kann jemand hier meinen Fehler erkennen, bzw. auffinden, woran mein Verständnis hängen bleibt?

LG und Herzlichen Dank im Voraus.

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