Studium, Ausbildung und Beruf
 StudiumHome   FAQFAQ   RegelnRegeln   SuchenSuchen    RegistrierenRegistrieren   LoginLogin

Reflektion an benetzter Fläche
Neues Thema eröffnen   Neue Antwort erstellen
Foren-Übersicht -> Physik-Forum -> Reflektion an benetzter Fläche
 
Autor Nachricht
DrHoas
Newbie
Benutzer-Profile anzeigen
Newbie


Anmeldungsdatum: 04.05.2010
Beiträge: 41

BeitragVerfasst am: 23 Mai 2013 - 09:13:50    Titel: Reflektion an benetzter Fläche

Hallo,

ich richte einen Laser auf ein Glasrohr und messe die Intensität des an der Innenseite reflektierten Lichts. Ist die Innenseite trocken, ist die Intensität größer als wenn sie benetzt ist. Woran liegt das?

Dank und Gruß

Philipp
M_Hammer_Kruse
Valued Contributor
Benutzer-Profile anzeigen
Valued Contributor


Anmeldungsdatum: 06.03.2006
Beiträge: 8117
Wohnort: Kiel

BeitragVerfasst am: 23 Mai 2013 - 11:41:56    Titel:

Ein wenig genauer bitte: Welche Glassorte, womit benetzt, in welcher Richtung der Strahl auf des Rohr gerichtet wird, an welcher Stelle er reflektiert wird und wo die Intensität gemessen wird.

Zeichnung ist hier hilfreich.

Ansonsten: Brechungsindex, Fresnelformeln.

Gruß, mike
DrHoas
Newbie
Benutzer-Profile anzeigen
Newbie


Anmeldungsdatum: 04.05.2010
Beiträge: 41

BeitragVerfasst am: 23 Mai 2013 - 12:37:05    Titel:

Hallo,

anbei ein Bild.


Ich erhalte Reflektionen an Phasengrenzen, also erst an Luft-Glas, dann an Glas-R134a. Die Intensität der Reflektion von Punkt A ist davon abhängig, ob die Wand mit flüssigem R134a benetzt ist, oder nicht. Ich wüsste gern, warum das so ist.

Philipp
M_Hammer_Kruse
Valued Contributor
Benutzer-Profile anzeigen
Valued Contributor


Anmeldungsdatum: 06.03.2006
Beiträge: 8117
Wohnort: Kiel

BeitragVerfasst am: 23 Mai 2013 - 13:50:45    Titel:

Mit der Zeichnung ist es klar. Es ist wie ich vermutete. Guxtu hier.

Da hast du also bei Luft im Rohr eine reflektierte Intensität von



und bei R134a von



Gruß, mike
DrHoas
Newbie
Benutzer-Profile anzeigen
Newbie


Anmeldungsdatum: 04.05.2010
Beiträge: 41

BeitragVerfasst am: 23 Mai 2013 - 14:53:27    Titel:

Super, danke.

Das heißt, dass das Licht "lieber" in das optisch dichtere Medium (R134a) als in das optisch weniger dichte Medium (Luft) strahlt? Hast Du mir dafür eine anschauliche Erklärung? Auch wenn die Formeln das sagen, klingt es für mich erstmal unlogisch.

Kann es sein, dass die zweite Formel falsch ist? Müsste es nicht



heißen?
Luft mit n=1 ist ja jetzt gar nicht mehr beteiligt.

Philipp
M_Hammer_Kruse
Valued Contributor
Benutzer-Profile anzeigen
Valued Contributor


Anmeldungsdatum: 06.03.2006
Beiträge: 8117
Wohnort: Kiel

BeitragVerfasst am: 23 Mai 2013 - 15:41:00    Titel:

Im zweiten Fall ist die Formel richtig, aber ich habe falsche Werte eingesetzt.
Du hast natürlich Recht mit 0,84 %.

Und warum das so ist, lernt man bei der Herleitung der fresnelschen Formeln. So etwa 3. Semester Physik, Elektrodynamik:

Im jeweiligen Medium erfüllt die elektromagnetische Welle die Wellengleichung (als Lösung der Maxwellgleichungen). An Grenzflächen müssen außerdem gewisse Stetigkeitsbedingungen für den magnetischen und den elektrischen Feldvektor herrschen.

Daraus folgt nach einigem Gerechne das Reflexions- und das Brechungsgesetz. Außerdem die Aufteilung eines Lichtstrahls in reflektierten und gebrochenen Anteil. Und das alles getrennt für die jeweils senkrecht und parallel zur Einfallsebene polarisierten Komponenten. Ebenso solche feinen Sachen wie Totalreflexion (mitsamt Eindringtiefe und exponentieller Abnahme im total reflektierenden Medium), Doppelbrechung oder Brewsterwinkel.

Alles allein aus den Maxwellgleichungen und der Wellengleichung. Ist ein ganz wunderbares Stück Physik, denn da purzelt einem die gesamte geometrische Optik vor die Füße.

Anschaulich vielleicht nur: Je näher die Brechungsindizes der beiden Medien beieinander liegen, um so weniger wird reflektiert und um so größer ist der Anteil, der in das andere Medium übertritt. Wenn die Indizes gleich sind, hast du gar keine Grenzfläche mehr und es gibt 100 % Transmission.

Gruß, mike
DrHoas
Newbie
Benutzer-Profile anzeigen
Newbie


Anmeldungsdatum: 04.05.2010
Beiträge: 41

BeitragVerfasst am: 23 Mai 2013 - 15:54:05    Titel:

Das Beispiel mit gleichen Indizes hab ich mir auch überlegt. Das veranschaulicht natürlich, dass es überhaupt Reflexion gibt.

Aber warum ist es für das Licht "leichter" in ein optisch dichtes als in ein optisch ?dünnes? Medium einzudringen? Eine nicht-representative Umfrage unter einem Kollegen hat ergeben, dass er, genau wie ich, es genau andersrum vermutet hätte.

Gruß

Philipp
M_Hammer_Kruse
Valued Contributor
Benutzer-Profile anzeigen
Valued Contributor


Anmeldungsdatum: 06.03.2006
Beiträge: 8117
Wohnort: Kiel

BeitragVerfasst am: 23 Mai 2013 - 17:51:04    Titel:

Dem Licht ist es vollkommen egal, ob es von Glas in Flüssigkeit oder umgekehrt übertritt. Der reflektierte Anteil ist beide Male gleich groß.

(Bei Glas mit n=1,5 beträgt dieser Anteil 4 %. Und zwar beim Eintritt und beim Austritt aus der Glasscheibe. Bei einer Dreifachverglasung insgesamt sechs Mal. Was da drinnen ankommt, sind nur noch 0,96^6=78,3 %.)

Weil die Richtung egal ist, kann es nichts damit zu tun haben, wo es für das Licht "leichter" ist, sich auszubreiten. Entscheidend ist, dass die Grenzfläche eine Potentialschwelle darstellt: 4 % der Kandidaten kommen gar nicht erst auf das Kletterhindernis drauf. Und von den 96 %, die oben sind, trauen sich wieder 4 % drüben nicht runter.

Und da merkst du: Wenn 4 % nicht mehr runter kommen und zurücklaufen, dann kommen davon auf der anderen Seite auch nur 96 % runter. Manche laufen mehrfach hin und zurück, ehe sie auf einer der beiden Seiten den Ausweg finden.

Das liefert am Ende eine geometrische Reihe: Wenn die Grenzfläche einer Scheibe den Reflexionsgrad r (hier 4 %) hat, dann ist der Anteil, der sofort oder später an der Eintrittsfläche reflektiert wird





Bei der 4 %-Scheibe sind das dann sogar 7,69 %.

Eine analoge Überlegung musst du dann für deinen Laserstrahl anstellen, wenn der theoretische Wert so genau sein soll, wie es die exakt angegebenen Brechzahlen ermöglichen.

Denn du misst die reflektierte Intensität ja sicherlich außerhalb des Rohres. Da musst du im Benetzungsfall dann außen und innen zwei verschiedene Reflexivitäten verwenden.

Gruß, mike
DrHoas
Newbie
Benutzer-Profile anzeigen
Newbie


Anmeldungsdatum: 04.05.2010
Beiträge: 41

BeitragVerfasst am: 24 Mai 2013 - 06:59:07    Titel:

Dass es auch andersrum immer eine Reflektion der gleichen Größe gibt, war mir bisher nicht klar. Die Formeln sagen das ja aber eindeutig.
Ein kleiner Teil des Lichts hat also keine Lust auf Veränderungen und dreht deshalb lieber um. Das ist jetzt nicht die wahnsinns physikalische Erklärung, für mich aber eine gute Eselsbrücke.

Danke nochmal für deine ausführliche Hilfe.

Gruß

Philipp
Beiträge der letzten Zeit anzeigen:   
Foren-Übersicht -> Physik-Forum -> Reflektion an benetzter Fläche
Neues Thema eröffnen   Neue Antwort erstellen Alle Zeiten sind GMT + 1 Stunde
Seite 1 von 1

 
Gehe zu:  
Du kannst keine Beiträge in dieses Forum schreiben.
Du kannst auf Beiträge in diesem Forum nicht antworten.
Du kannst deine Beiträge in diesem Forum nicht bearbeiten.
Du kannst deine Beiträge in diesem Forum nicht löschen.
Du kannst an Umfragen in diesem Forum nicht mitmachen.

Chat :: Nachrichten:: Lexikon :: Bücher :: Impressum