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Tutorial MenueSensorikLerneinheit 3 von 7

Optische Grundlagen zur Sensorik

Totalreflexion

Beim Übergang vom optisch dichteren zum optisch dünneren Medium gibt es einen Grenzwinkel, bei dem der Strahl parallel zur Grenzfläche gebrochen wird. Bei größeren Winkeln tritt Totalreflexion auf, d.h. die gesamte Strahlung wird reflektiert.

θ > θ Grenz = arcsin n2 n1 mit n1 > n2
Abb.1

Eine wichtige Anwendung der Totalreflexion ist die Verwendung von Glasfasern als Lichtleiter.

Abb.2
Lichtleiter

Genauere Beobachtung zeigt die Grenzen der Strahlenoptik. Tatsächlich dringt totalreflektierte Strahlung wenige Wellenlängen in das optisch dünnere Medium ein, das so genannte evaneszente Feld. Dies macht man sich in der Sensorik bei Evaneszentfeld-Sensoren wie z.B.SPR oder Prismenkopplern zu Nutze, oder auch um Fluorophore an einer Glasoberfläche anzuregen, wie z.B. bei TIRF (engl. Total Iternal Reflection Fluorescence).

Abb.3
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