Ein Bündel aus Glasfasern, eine kleine Leuchte und schon hat man ein wundbar dekoratives Lichtermeer. Ohne Glasfaserkabel wie in unsere Dekolampe wäre unsere Welt nicht denkbar. Sie werden in der Medizin und zur Nachrichtenübertragung verwendet und können nicht nur Licht der sichtbaren Wellenlänge übertragen, sondern auch Laserstrahlen.
Die Glasfaserlampe als Geschenk
Kaufen kann man Glasfaserlampen als Dekoartikel unter experimentis-shop.de. Sie sind ein ganz besonders stimmungsvolles Geschenk und ein echter Blickfang, denn die Lichtpünktchen wechseln ihre Farbe dank farbwechselnder LED von Blau nach Lila über Rot und Grün. Wie aber funktioniert das Ganze?
Wie funktioniert eine Glasfaserlampe?
Wenn Licht sich durch unterschiedliche transparente Materialien wie Luft, Wasser, Glas bewegt, so hat er in jedem dieser Materialien eine andere Geschwindigkeit. Im luftleeren Raum bewegt sich das Licht in etwa mit (unvorstellbaren) 300.000 Kilometern in der Sekunde, in jedem anderen Material ist dieser Wert geringer. Geht Licht von einem transparenten Medium in ein anderes über, so ändert sich jedoch nicht nur die Geschwindigkeit, sondern auch seine Richtung. Man sagt: Ein Lichtstrahl wird abgelenkt.
Wie stark diese Ablenkung ist, hängt von der optischen Dichte der beteiligten Materialien ab und außerdem davon, wie schräg das Licht einfällt. Wird ein bestimmter Winkel unterschritten kommt es zur Totalreflektion und alles Licht wird wie durch einen Spiegel zurückgeworfen. Genau das geschieht nun in einem Lichtleiter. Der Trick besteht darin, dass das der lichtführende Kern eine andere optische Dichte besitzt als das Material des Mantels. So läuft das Licht durch das Kabel und wird viele Male total reflektiert, bevor es beim Empfänger ankommt.
Der Diamant hat übrigens von allen Stoffen die höchste optische Dichte und damit den höchsten Brechungsindex. Licht ist in Diamant nur noch etwa ein Drittel so schnell wie im Vakuum und der Winkel der Totalreflexion beim Übergang von Diamant zu Luft beträgt 24 Grad. Ist ein Diamant gut geschliffen, so wird ein Großteil der einfallenden Lichtstrahlen total reflektiert, so dass dadurch das Funkeln und Glitzern entsteht, für das der Diamant so berühmt ist.
Experimente zur Glasfaserlampe
Zum Thema Totalreflektion und Lichtbrechung gibt es zwei spannende und leicht auszuführende Freihandversuche:
