5 6 7 Biologie Die Wirkung der Umkehrbrille M2 Abb. 1: Änderung der Lichtausbreitung durch Brechung: (a) Tritt der Lichtstrahl von dem optisch dünneren in ein optisch dickeres Medium ein, wird er zum Lot hin gebrochen. (b) Beim Einfall vom optisch dickeren Medium her wird der Lichtstrahl entsprechend vom Lot weggebrochen. Bei der Umkehrbrille handelt es sich um ein »optisches Demonstrationsgerät«, bei dessen Tragen, wie der Name schon sagt, die Wahrnehmung umgekehrt wird. Zur Erklärung des Funktionsprinzips der Umkehrbrille werden die Grundlagen der Lichtbrechung herangezogen, laut denen ein Lichtstrahl im Übergang von einem optisch dickeren Medium in ein optisch dünneres Medium vom Lot weggebrochen wird (s. Abb. 1, rechts). Dabei gilt: Je flacher der Lichtstrahl auf die Grenzfläche trifft, desto stärker wird er vom Lot weggebrochen. Irgendwann ist der Eintrittswinkel so flach, dass der Austrittswinkel genau 90 Grad beträgt, der Lichtstrahl also parallel zur Oberfläche austritt. Zur Totalreflexion in der Umkehrbrille werden laut dem Hersteller Prismen mit einem trapezförmigen Querschnitt eingesetzt. Die Lichtstrahlen eines Objektes fallen dabei auf eine der schrägen Flächen des Prismas, werden an der Unterseite total reflektiert und treten anschließend auf dem Kopf stehend auf der gegenüberliegenden schrägen Fläche wieder aus (vgl. Abb. 2). Durch die Umkehrbrille findet eine Vertauschung von oben nach unten statt. Abb. 2: Funktionsprinzip der Umkehrbrille 46 www.schulmagazin5-10.de 2 · 2014 2014 Oldenbourg Schulbuchverlag GmbH Wenn dieser Grenzwinkel überschritten wird, wird der Austrittswinkel größer als 90 Grad, d. h. der Lichtstrahl kann nicht ins optisch dünnere Medium übergehen, sondern wird in das optisch dickere Medium zurückgeworfen. Der Lichtstrahl wird zu 100 Prozent, also total, reflektiert.
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