Lichtbrechung

Fällt ein Lichtstrahl auf Glas, wird seine Richtung abgelenkt. Auch im Wasser verfolgt der Lichtstrahl seine Richtung nicht weiter, sondern ändert seinen Winkel.

Dieses Phänomen nennt sich Lichtbrechung.

Allerdings unterscheidet sich der Winkel, in dem das Licht durch das Glas abgelenkt wird von dem Winkel, in dem das Licht im Wasser abgelenkt wird.

Wie funktioniert Lichtbrechung? Durch welche Formel lässt sich die Lichtbrechung beschreiben?

simpleclub erklärt dir, was du zur Lichtbrechung wissen solltest!

Lichtbrechung einfach erklärt

Die Frage nach einem Medium kann in der Physik einfach beantwortet werden. Es ist ein Stoff, der einen bestimmten Raum gleichmäßig ausfüllt. Dieser Stoff kann zum Beispiel einfach nur Luft sein oder auch Wasser. Sogar feste Materialien wie Glas sind ok.

Um zu verstehen, warum genau Licht brechen kann, muss erst einmal geklärt werden wie genau sich Licht überhaupt bewegt.

Geht man von einem homogenen Medium aus, bewegt sich Licht immer in einer geradlinigen Bewegung.

Brechungsgesetz und Brechungsindex

Die entscheidende Eigenschaft, dass Licht sich beim Übergang in ein neues Medium neu orientiert liegt am unterschiedlichen Brechungsindex der Medien.

Die entscheidende Eigenschaft, die zur Neuorientierung von Licht bei Eintritt in ein neues Medium führt, ist der Brechungsindex. Er ist das Verhältnis der Wellenlänge des Lichts im Vakuum zur Wellenlänge in dem entsprechenden Medium. Jedes Medium, ob Luft, Wasser oder ein Kristall hat einen spezifischen Brechungsindex.

n = \frac{c_{0}}{c_{M}}n=c0cMn = \frac{c_{0}}{c_{M}}

Lichtbrechung Definition

Geht ein Lichtstrahl während seines Weges in ein anderes Medium über so tritt das Phänomen der Lichtbrechung auf. Dabei wird der Lichtstrahl in Abhängigkeit der Eigenschaften beider Medien abgelenkt.


Lichtbrechung Luft

Luft hat als Standardmedium einen Brechungsindex von 1.

Das Ausmaß der Lichtbrechung hängt neben dem Brechungsindex auch von dem Winkel ab, mit dem das Licht in das neue Medium eintritt. Mit dem Snelliussches Brechungsgesetz kann man relativ einfach berechnen, wie der neue Winkel zum Lot der Medien dann ausfällt.

\frac{sin(\alpha)}{sin(\beta)}=\frac{n_{2}}{n_{1}}sin(α)sin(β)=n2n1\frac{sin(\alpha)}{sin(\beta)}=\frac{n_{2}}{n_{1}}

Formt man jetzt diese Formel mathematisch nach dem Winkel Beta mit dem das Licht sich neu im Medium bewegt um, bekommt man folgenden Ausdruck:

arcsin(\frac{sin(\alpha)}{n_{2}})=\betaarcsin(sin(α)n2)=βarcsin(\frac{sin(\alpha)}{n_{2}})=\beta

Beispiel Lichtbrechung

Lichtbrechung

Hier könnt ihr die Lichtbrechnung sehen.
\beta=arcsin(\frac{sin(45°)}{1,5})=28,13°β=arcsin(sin(45°)1,5)=28,13°\beta=arcsin(\frac{sin(45°)}{1,5})=28,13°
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