Lösung
Wir betrachten zur Lösung der Aufgabe folgende Skizze:
Der einfallende Strahl wird zunächst an der Grenzfläche Luft-Glas gebrochen. Das Brechungsgesetz lautet hier wobei der Brechungswinkel, der Brechungsindex der Luft und der des Glases ist. Da ist, können wir vereinfachen Dann erfolgt eine zweite Brechung an der Grenzfläche Glas-Wasser. Hier soll es zur Totalreflexion kommen. Deshalb lautet hier das Brechungsgesetz wobei der Brechungsindex des Wassers ist und den Einfallswinkel bei dieser Brechung bezeichnet. Da ist, können wir schreiben Der Einfallswinkel , unter dem der Lichtstrahl auf die Grenzfläche treffen muss, um totalreflektiert zu werden, berechnet sich aus dieser Gleichung zu . Wir sehen nun in der Skizze folgenden Zusammenhang: Damit berechnen wir mit Hilfe der ersten Gleichung . Wenn also der einfallende Lichtstrahl unter einem Winkel von 43,9° zur Normalen auf die Glasfläche trifft, dann wird er an der Seite des Glasblockes totalreflektiert.