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Brechungsindex

Version vom 7. Februar 2020, 13:02 Uhr von Marc Kößling (Diskussion | Beiträge)

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Synonyme: Brechzahl
Englisch: refraction index
Formelzeichen: n

1 Definition

Brechungsindex ist ein Begriff aus der Optik. Er beschreibt die Richtungsänderung eines Lichtstrahls an einer Grenzfläche von Medien unterschiedlicher optischer Dichte. Der Brechungsindex ist eine dimensionslose Materialkonstante.

2 Hintergrund

Wenn Licht auf eine Oberfläche trifft, wird es zu Teil reflektiert. Der andere Teil strahlt durch das neue Medium, erfährt dabei aber eine Richtungsänderung. Die Ursache dieser Richtungsänderung liegt in den unterschiedlichen Lichtgeschwindigkeiten. Der Brechungsindex kann folgendermaßen berechnet werden:

n = c/cn
mit:
  • n: Brechungsindex
  • c: Lichtgeschwindigkeit im Vakuum
  • cn: Lichtgeschwindigkeit im Medium

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

3 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.

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 Brechungsindices

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

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

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 7. Februar 2020 um 13:02 Uhr bearbeitet.

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