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Brechungsindex: Unterschied zwischen den Versionen

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==Definition==
 
==Definition==
Brechungsindex ist ein Begriff aus der [[Optik]]. Er beschreibt die Richtungsänderung eines [[Licht]]strahls an einer Grenzfläche von Medien unterschiedlicher [[Optische Dichte|optischer Dichte]]. Der Brechungsindex ist eine [[dimensionslos]]e Materialkonstante.  
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Der '''Brechungsindex''' ist eine [[physikalische Größe]] aus der [[Optik]]. Er beschreibt das Verhältnis der [[Wellenlänge]] bzw. der [[Phasengeschwindigkeit]] des [[Licht]]s im [[Vakuum]] zu der im Material.
  
 
==Hintergrund==
 
==Hintergrund==
Wenn Licht auf eine Oberfläche trifft, wird es zu Teil [[Reflektion|reflektiert]]. Der andere Teil strahlt durch das neue Medium, erfährt dabei aber eine Richtungsänderung. Die Ursache dieser Richtungsänderung liegt in den unterschiedlichen [[Lichtgeschwindigkeit]]en. Der Brechungsindex kann folgendermaßen berechnet werden:
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An Grenzflächen zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes wird Licht gebrochen und reflektiert. Das Medium mit dem höheren Brechungsindex wird als ''optisch dichter'' bezeichnet.
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Bei der Brechung von Licht kommt es daher zu optischen Verzerrungen, beispielsweise erscheint ein Objekt unter [[Wasser]] weniger tief, als es eigentlich ist.  
  
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Der Brechungsindex ist eine [[dimensionslos]]e Materialkonstante. Die Berechnung erfolgt über folgende Formel:
 
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* ''n: Brechungsindex''
 
* ''n: Brechungsindex''
* ''c: Lichtgeschwindigkeit im Vakuum''  
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* ''c<sub>n</sub>: Lichtgeschwindigkeit im Medium''   
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* ''c<sub>M</sub>: Lichtgeschwindigkeit im Medium''   
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* ''λ: Wellenlänge''
 
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Bei der Brechung von Licht kommt es daher Wahrnehmungsverzerrungen, beispielsweise erscheint ein Objekt unter Wasser weniger tief, als es eigentlich ist.
 
 
==Snellius' sches Gesetz==
 
Das Snellius' sche Gesetz beschreibt das Verhältnis zwischen Brechungsindex und Ein- und Ausfallwinkel. Daraus lässt sich der Brechungswinkel, mit dem ein Lichtstrahl an einer Grenzfläche gebrochen wird, errechnen. Der Brechungswinkel ist der Winkel, zwischen einer Normalen, die senkrecht auf der Oberfläche steht und dem abgelenkten Lichtstrahl im neuen Medium.
 
  
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===Snellius' sches Gesetz===
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Das [[Snelliussche Gesetz]] beschreibt das Verhältnis zwischen Brechungsindex und Ein- und Ausfallwinkel. Daraus lässt sich der Brechungswinkel errechnen, mit dem ein Lichtstrahl an einer Grenzfläche gebrochen wird. Der Brechungswinkel ist der Winkel zwischen einer Normalen, die senkrecht auf der Oberfläche steht und dem abgelenkten Lichtstrahl im neuen Medium.
 
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Aus dem Wert für '''sinθ<sub>2</sub>''' lässt sich mithilfe von [[arcsin]] der Brechungswinkel berechnen.
  
==Brechungsindices==
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==Beispiele==
Nachfolgend eine kurze Übersicht über die Brechungsindices verschiedener Medien<ref> Tipler, Paul A. und Mosca, Gene: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, Springer Verlag Heidelberg, 7. Auflage, 2015 </ref>:
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==Quellen==
 
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[[Tag:Licht]]
 
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[[Tag:Optik]]
 
[[Tag:Optik]]
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[[Tag:Phasengeschwindigkeit]]
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[[Tag:Snelliussche Gesetz]]

Aktuelle Version vom 10. Februar 2020, 16:28 Uhr

Formelzeichen: n
Synonyme: Brechzahl, optische Dichte
Englisch: refractive index

1 Definition

Der Brechungsindex ist eine physikalische Größe aus der Optik. Er beschreibt das Verhältnis der Wellenlänge bzw. der Phasengeschwindigkeit des Lichts im Vakuum zu der im Material.

2 Hintergrund

An Grenzflächen zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes wird Licht gebrochen und reflektiert. Das Medium mit dem höheren Brechungsindex wird als optisch dichter bezeichnet.

Bei der Brechung von Licht kommt es daher zu optischen Verzerrungen, beispielsweise erscheint ein Objekt unter Wasser weniger tief, als es eigentlich ist.

3 Physik

Der Brechungsindex ist eine dimensionslose Materialkonstante. Die Berechnung erfolgt über folgende Formel:

n = c0/cM = λ0M
mit:
  • n: Brechungsindex
  • c0: Lichtgeschwindigkeit im Vakuum
  • cM: Lichtgeschwindigkeit im Medium
  • λ: Wellenlänge

3.1 Snellius' sches Gesetz

Das Snelliussche Gesetz beschreibt das Verhältnis zwischen Brechungsindex und Ein- und Ausfallwinkel. Daraus lässt sich der Brechungswinkel errechnen, mit dem ein Lichtstrahl an einer Grenzfläche gebrochen wird. Der Brechungswinkel ist der Winkel zwischen einer Normalen, die senkrecht auf der Oberfläche steht und dem abgelenkten Lichtstrahl im neuen Medium.

n1sinθ1 = n2sinθ2
mit:
  • n1: Brechungsindex des Austrittmediums
  • sinθ1: Sinus des Einfallwinkels
  • n2: Brechungsindex des Eintrittmediums
  • sinθ2: Sinus des Brechungswinkels

Aus dem Wert für sinθ2 lässt sich mithilfe von arcsin der Brechungswinkel berechnen.

4 Beispiele

Nachfolgend eine kurze Übersicht über die Brechungsindizes verschiedener Medien:[1]

Medium Brechungsindex
Vakuum 1
Luft (Normalbedingungen) 1,003
Glas 1,50-1,66
Diamant 2,4
Wasser 1,33
Menschliche Epidermis 1,45

5 Quellen

  1. Tipler, Paul A. und Mosca, Gene: Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, Springer Verlag Heidelberg, 7. Auflage, 2015

Diese Seite wurde zuletzt am 10. Februar 2020 um 16:28 Uhr bearbeitet.

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