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Kritischer Winkel

Schematisches Laufzeitdiagramm mit zugehörigen Strahlwegen (rot: unterkritische Reflexionen, braun: überkritische Reflexionen, blau: direkte Welle, grün: Kopfwelle). Quelle: Ingo Wölbern
Totalreflexion (rot und gelb): Interne Reflexion beim Auftreffen von Licht vom optisch dichteren auf ein optisch dünneres Medium. Quelle: Cepheiden

Der kritische (Einfalls-)Winkel ist ein Begriff aus der Physik und wird gebraucht im Zusammenhang mit der Brechung von Wellen. Es ist der Winkel ab dem es an einer Grenzfläche zu einer Totalreflexion kommt. 

Gebräuchlich ist der Begriff insbesondere in der Optik und in der Refraktionsseismik.

Im Gegensatz zu elektromagnetischen Wellen (Licht), deren Ausbreitungsgeschwindigkeit im optisch dichteren Medium abnimmt, nimmt diese bei seismischen Wellen zu, wenn die Wellenfront in ein kompakteres Medium eintritt. Eine kritische Refraktion tritt bei seismischen Wellen daher beim Übergang von einem lockereren in ein festeres Gestein auf.

Der Effekt der seismischen kritischen Refraktion wird in der Methode der Refraktionsseismik gezielt zur Untersuchung von Schichtstrukturen des Erdinneren ausgenutzt: Im Regelfall wachsen die seismischen Geschwindigkeiten mit zunehmender Tiefe an, so dass beim Auftreffen einer seismischen Wellen auf eine Schichtgrenze unter dem kritischen Winkel eine refraktierte Welle entsteht. Diese sogenannte Kopfwelle (Mintrop-Welle) breitet sich entlang der Schichtgrenze mit der Geschwindigkeit der unteren Schicht aus. Dabei strahlt sie kontinuierlich seismische Wellenenergie (nach oben) ab, die wiederum unter dem kritischen Winkel zurück an die Erdoberfläche läuft, wo sie aufgezeichnet werden und zur Bestimmung der Ausbreitungsgeschwindigkeit benutzt werden kann (Laufzeitkurve). 

Weblink

http://de.wikipedia.org/wiki/Kritischer_Winkel

zuletzt bearbeitet Januar 2020