Die Brechung (Refraktion) des Lichtes
Wechselt ein Lichtstrahl von einem Medium in ein anderes über (zum Beispiel von Luft in Glas, von Wasser in Luft oder vom Weltall in unsere Atmosphäre), dann wird er gebrochen. Wie bei der Reflexion liegen auch hier die Richtungsstrahlen des einfallenden und des gebrochenen Lichtbündels sowie das Einfallslot in einer Ebene. Der Winkel, den der einfallende Lichtstrahl und das Einfallslot bilden, heißt Einfallswinkel (α). Der Winkel, den der gebrochene Lichtstrahl und das Einfallslot bilden, heißt Brechungswinkel (β).
Fall 1:
Hier wird der Lichtstrahl nicht gebrochen, weil er lotrecht auf das Glas trifft.
Fall 2:
Der Lichtstrahl wechselt von Luft (optisch weniger dichtes / optisch dünneres Medium) in Glas (optisch dichteres Medium). Wie bei jedem Übergang von optisch weniger dicht zu optisch dichter wird er zum Lot hin gebrochen (Einfallswinkel > Brechungswinkel). Der Lichtweg ist umkehrbar, d.h. ein Lichtstrahl, der von Glas in Luft wechselt wird vom Lot weg gebrochen. Die Ablenkung aus der ursprünglichen Richtung ist umso stärker, je größer der Einfallwinkel ist. Einfallswinkel und Brechungswinkel sind nicht proportional zueinander. Der Einfallswinkel hat den Grenzwert 90°, das heißt er kann nicht 90° groß werden, weil dann das Licht parallel an der Glasoberfläche vorbeigehen würde. Der Brechungswinkel hat daher auch ein Maximum, beim Übergang von Luft in Glas liegt er bei 41°. (Bei Wasser 49°, Spiritus 47°, Plexiglas 42°, Diamant 24°). Statt der Winkel α und β können wir auch die Strecken s1 und s2 messen:
Auf einem Graphen liegen die Punkte (s1 | s2) auf einer Ursprungsgeraden, das heißt, der Quotient s1 / s2 ist konstant. Das kann man auch mit den Sinusfunktionen ausdrücken: sin α / sin β = n = const. Die Konstante n wird (relative) Brechzahl genannt und hat für jeden Übergang von einem Medium in ein anderes einen bestimmten Wert.
Versuch, die Brechzahl vom Übergang von Luft in Glas herauszufinden
Der Versuch ergibt folgende Messwerte:
| α | β | sin α | sin β | sin α / sin β |
| 0° | 0° | 0 | 0 | - |
| 10° | 6° | 0,17 | 0,10 | 1,63 |
| 15° | 10° | 0,26 | 1,17 | 1,35 |
| 20° | 13° | 0,34 | 0,22 | 1,54 |
| 25° | 16° | 0,42 | 0,27 | 1,55 |
| 30° | 20° | 0,5 | 0,34 | 1,47 |
| 35° | 23° | 0,57 | 0,39 | 1,46 |
| 40° | 26° | 0,64 | 0,44 | 1,45 |
| 45° | 28° | 0,71 | 0,47 | 1,51 |
| 50° | 31° | 0,77 | 0,51 | 1,51 |
| 55° | 34° | 0,82 | 0,56 | 1,46 |
| 60° | 36° | 0,87 | 0,59 | 1,47 |
| 65° | 38° | 0,91 | 0,61 | 1,49 |
| 70° | 40° | 0,94 | 0,64 | 1,47 |
| 75° | 41° | 0,96 | 0,66 | 1,45 |
| 80° | 42° | 0,98 | 0,67 | 1,46 |
| 85° | 43° | 0,99 | 0,68 | 1,45 |
Die Mittlere Brechzahl beträgt hier 1,49.
Per Definition festgelegte Brechzahlen:
| Von Luft in: | Brechzahl n: |
| Wasser | 1,33 |
| Spiritus | 1,36 |
| Plexiglas | 1,50 |
| Glas | 1,53 |
| Diamant | 2,42 |
Je größer die Brechzahl ist, desto stärker wird das Licht gebrochen.
Besondere Brechungen:
Brechung des Lichtes an einer planparallenen Platte
Der Lichtstrahl verläuft nachdem er die planparallele Platte durchquert hat in der gleichen Richtung weiter wie vorher und ist nur seitlich verschoben.
Wiederholte Reflexion in einem Glasfaserkabel
Das Licht wird im Kabel immer wieder reflektiert und kann sich so auch durch ein stark verbogenes Kabel bewegen. Die Entfernung darf bis zu 20 km betragen, danach muss das Licht durch eine weitere Lichtquelle erneuert werden, weil es durch Verluste zu schwach geworden ist.
Sinnestäuschungen durch Lichtbrechung
Der Mann sieht auf dem Bild die Pflanze bei Position b, obwohl sie sich bei Position a befindet. Dies liegt daran, dass das Gehirn ähnlich wie beim Spiegel davon ausgeht, dass sich das Licht geradlinig ausbreitet, das Licht aber beim Übergang von Luft zu Wasser gebrochen wird.
Die Totalreflexion
Bei einem Übergang von einem Medium in ein anderes wird nie alles Licht gebrochen, sondern auch ein Teil reflektiert. Je größer der Einfallswinkel ist, desto mehr Licht wird reflektiert (und desto weniger wird gebrochen). Wenn der Einfallswinkel einen bestimmten Wert erreicht hat, wird kein Licht mehr gebrochen, sondern alles reflektiert (Totalreflexion). Dieser bestimmte Wert heißt Grenzwinkel der Totalreflexion. Beim Übergang von Wasser zu Luft 49° und von Glas zu Luft 42°.
jo alter war ganz korekt nein spaß :D
super
toll
hab alles verstanden
Sehr geehrter Herr Reblin,
wir verwenden in diesem Artikel mit
den relativen Brechungsindex, der eine Eigenschaft beider Medien ist. Daher auch:
Diese Verwendung von
ist insbesondere in der Strahlenoptikl auch durchaus gebräuchlich, vgl. hierzu z. B. Metzler Physik, Stuttgart 1979, S. 288.
Dieser relative Index entspricht dann natürlich dem Quotienten der absoluten Brechungsindizes
. Zur Vedeutlichung habe ich zunächst einmal ein “(relative)” eingefügt. Bei der nächsten Überarbeitung der Inhalte werden wir darauf achten, das ganze noch deutlicher und unmißverständlicher darzustellen.
Gruß
ganso (Administrator)
Tja die Kinder finden wohl: “Voll jut erklährt”. Doch leider fachlich nicht richtig:
Die Formulierung des Brechungsgesetzes als sin alpha / sin beta = n ist falsch.
Es ist nur der Spezialfall für n1 = 1. Das geht aus den Darstellungen nur schlecht hervor, da sie (außer in der ersten Zeile) die Brechung nur für Übergänge von Luft zu Glas oder Luft zu Wasser betrachten und die Annahme n1 = 1 stillschweigend voraussetzen.
Besser wäre:
“sin alpha1/ sin alpha 2 = n2/n1.
Für den Fall, dass der Übergang von Vakuum oder Luft
in ein anderes Medium erfolgt, gilt speziell:
n1 = 1 (rund), n2 = n —> sin alpha1 / sin alpha 2 = n.”
Durch diesen Fehler haben sie eine größere Anzahl von Schülern einer 10. Klasse eines Gymnasiums auf einen falschen Weg gebracht, da diese Ihre Ausführungen kritiklos als Basis der Hypothesenbildung für ein Schülerexperiment nahmen und dann entsprechende Kritiken in der Bewertung ertragen mussten.
Außerdem wäre es sinnvoll, das Lot in jeder Zeichnung als solches zu beschriften.
Bitte korrigieren Sie den Fehler oder weisen Sie Ihre Interpretation des Brechungsgesetzes deutlicher als Spezialfall für Luft/Vakuum als Einfallsmedium aus.
Mit freundlichen Grüßen,
M.Reblin
ich versteh es mal endlich!!!!! wenn ich sowas versteh ein wundaaaaaa!!!!!DAANKKEEE
Hey du hast das soo gut erklärt bei mir und meiner Freundin hats jetzt endlich klick gemacht denn morgen schreiben wir ne HÜ darüber über brechung und totalreflexion ;D DANKE!!!!!!!! Jetzt fühl ich mich gut und weiß auch wörüber es geht!!! DIESE SEITE IST TOLL!!
ich finds super erklärt muss morgen ein refarat halten und das ganz allein 0_0-der horror
DANKEEEEEEEEEEEE!
hallo könntest du ein beispiel zeigen von glas zu luft ?? also damit ich weis in welche richtung der strahl gebrochen wird. wär sehr lieb =) … LG
ey danke des is voll cool ich hoff das ich in der arbeit gut abschneide aber die seite is wirklich top
Hier auf dieser seite wurde alles total gut erklärt !DANKESCHÖN!ihr habt mir geholfen:-)
TOP!
ich mag diese seite voll und das wurde alles voll gut erklärt und ich mag die voll
ich finde diese seite richtig toll”
sie ist so gut das sie mir das gefühl gibt
ich bin gut geworden !
diese seite ist einfach klasse !!
ja finde ich auch voll jut erklärt
Hat mir echt weitergeholen weil hier viele Infos stehen die wir nicht gesgat bekommen haben und ich sie somit herausgefunden habe.
Also die Erklaerung war super !!! Hat mir sehr gut geholfen !!! Ich habe einen Project ueber Brechung morgen aber wusste nicht was zu tun, aber jetzt versteheh es alles sehr gut !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Danke :D
Danke!! Die Erklärungen hier haben mir echt weiter geholfen,denn meine Lehrerin konnte nicht erklären. Jetzt verstehe ich alles und kann beruhigt am Donnerstag die Arbeit schreiben. Ich habe es schon weiterempfohlen und werde es aber auch noch weiterhin weiterempfehlen. :D
Mein Lehrer meint ich soll es mit dem Lot erklären ?????
PS: Sehr gut erklärt
endlich check ichs juhuuxD
bin ur ned mitkommn danke für die gute erklärung ^^
gut gemacht digga! klasse!!
also ich fand auf dieser seite wurde die totalreflexion sehr gut erklärt…
sehr zu empfehlen
thx! =)
echt gut erklärt nicht so wie dei anderen seiten
gut gemacht. hat mir geholfen, danke :)
(wir sollten an unsrer Schule auch das ganze online stellen^^)
lg
walker
Echt qut qemacht..
von 1O % Wissen auf 90 % qestieqen :’D
Euer
CristianoRonaLdo!
Danke für die gute Erklärung.
War besser als die von meinem Lehrer.
perfeckt bekomm sicher ne 1
joa war ganz informatief
thx
ich finde die seite gut erklärt und es ist gut zu verstehnen :D
HaLLO,
ich bedanke mich für diese Seite.
Morgen schriebe ich EIne Arbeit, ich wusste nicht mal was Brechung heißt,
doch wegen dieser Seite, verstehe ich jetzt alles :)
Danke !
Lg
Michelle (13)
danke jetzt komm ich wieder mit!
Sehr Gut erklärt und so
war die letzten 3 Physikstunden krank
thx
Gut erklärt, endlich verstehe ich die Totalreflexion. :’D
Ich war die letzten 4 Stunden in Physik krank, morgen schreib ich Arbeit . -.-”
Keein Bock ! :’(
;)
Cansu und alyssa,finden die hier vorgefunden physik-erklärungen sehr gut geschildert.
Die dabei liegenden Bilder haben uns gut zum besseren Verständis bei geholfen.
:) es ist weiter zu emphelen.:D danke.
kussa cansu und alyssa.<3
Ich wollte mich bedanken für die gute erklärung hat mir sehr sehr gut geholfen
werde es weiterempfelen
Ich finde es ist ziemlich gut erklärt.
Ich würde es weiter empfehlen. :D
Die S und ich haben uns ganz dolle lieb.<3