Inhalt
Smarter Learning!
Inhalt
Bundesland, Schulart & Klasse
Bundesland, Schulart & Klasse
BW, Gymnasium (G9)
Baden-Württemberg
Berufl. Gymnasium (AG)
Berufl. Gymnasium (BTG)
Berufl. Gymnasium (EG)
Berufl. Gymnasium (SGG)
Berufl. Gymnasium (TG)
Berufl. Gymnasium (WG)
Berufskolleg - FH
Gemeinschaftsschule
Gymnasium (G8)
Gymnasium (G9)
Hauptschule
Realschule
Werkrealschule
Bayern
Fachoberschule
Gymnasium
Mittelschule
Realschule
Berlin
Gymnasium
Integrierte Sekundarschule
Brandenburg
Gesamtschule
Gymnasium
Oberschule
Bremen
Gymnasium (G8)
Oberschule (G9)
Hamburg
Gymnasium
Stadtteilschule
Hessen
Berufl. Gymnasium
Gesamtschule
Gymnasium (G8)
Gymnasium (G9)
Haupt- und Realschule
Hauptschule
Realschule
Mecklenburg-Vorpommern
Gesamtschule
Gymnasium
Niedersachsen
Gymnasium (G8)
Gymnasium (G9)
Integrierte Gesamtschule
Kooperative Gesamtschule
Oberschule
Realschule
NRW
Gesamtschule
Gymnasium
Hauptschule
Realschule
Sekundarschule
Rheinland-Pfalz
Gesamtschule
Gymnasium
Saarland
Gemeinschaftsschule
Gesamtschule
Gymnasium
Realschule
Sachsen
Gymnasium
Oberschule
Sachsen-Anhalt
Fachgymnasium
Gesamtschule
Gymnasium
Sekundarschule
Schleswig-Holstein
Gemeinschaftsschule
Gymnasium (G8)
Gymnasium (G9)
Thüringen
Berufl. Gymnasium
Gemeinschaftsschule
Gesamtschule
Gymnasium
Regelschule
Klasse 7
Klasse 13
Klasse 12
Klasse 11
Klasse 10
Klasse 9
Klasse 8
Klasse 7
Klasse 6
Klasse 5
Fach & Lernbereich
Fachauswahl: Physik
Mathe
Deutsch
Englisch
Bio
Chemie
Physik
Geschichte
Geo
Lernbereich
Digitales Schulbuch
Abitur
Abitur
Abitur
Smarter Learning!
Schneller lernen mit deinem SchulLV-Zugang
  • Zugang zu über 1.000 Original-Prüfungsaufgaben mit Lösungen von 2004-2019
  • Alle Bundesländer und Schularten, empfohlen von über 2.300 Schulen in Deutschland
  • Digitales Schulbuch: Über 1.700 Themen mit Aufgaben und Lösungen
  • Monatlich kündbar, lerne solange du möchtest
Jetzt Zugang freischalten!

Brechung

Skripte
Download als Dokument:PDF

Einführung

Beobachtet man einen Fisch im Wasser, nimmt unser Auge ihn an einer bestimmten Stelle wahr. Die tatsächliche Position des Fischs ist dagegen leicht versetzt, denn das Licht, das vom Fisch zurückgeworfen wird, wird beim Übergang zwischen Wasser und Luft gebrochen. Doch warum kommt diese Brechung überhaupt zustande?
Wenn ein Lichtstrahl von einem Medium in ein anderes Medium tritt, ändert sich das Verhalten des Lichts. Der einfallende Lichtstrahl ändert beim Übergang seine Richtung. Dadurch entsteht ein optischer Knick. Du kannst dieses Phänomen gut beobachten, wenn du einen Strohhalm in ein Glas Wasser stellst. Der Strohhalm scheint beim Übergang seine Richtungen leicht zu ändern, obwohl sein tatsächlicher Verlauf geradlinig bleibt.
Optik: Brechung
Abb. 1: Strohhalm im Wasserglas.
Optik: Brechung
Abb. 1: Strohhalm im Wasserglas.
Der Grund für dieses Verhalten des Lichts sind die verschiedenen Lichtgeschwindigkeiten in unterschiedlichen Medien.

Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien

Licht kannst verschiedene Medien wie Luft, Wasser, Glass, Gase usw. durchdringen. Die Geschwindigkeit in diesen Medien unterscheidet sich dabei. In Luft beträgt die Lichtgeschwindigkeit etwa der Geschwindigkeit im Vakuum, im Wasser dagegen liegt die Lichtgeschwindigkeit bei ca. $225.000.000 \text{ m/s}$.
MaterieLichtgeschwindigkeit in km/s
Luft299.711
Wasser225.000
Kronglas200.000
Diamant125.000
Tritt also Licht von einem Medium ins andere, so ändern sich die Geschwindgkeit des Lichts, sodass ein optischer Knick entsteht. Beim Übergang vom optisch dünneren zum optisch dichteren Medium wird der Lichtstrahl zum Lot hin gebrochen. Beim Übergang vom optisch dichteren zum optisch dünneren Medium wird der Lichtstrahl vom Lot weg gebrochen. Das Medium mit der kleineren Lichtgeschwindigkeit wird dabei als optisch dichter bezeichnet. Lichstrahlen, die von Luft in Wasser übertreten, werden also zum Lot hin gebrochen.
Wie stark so ein Lichtstrahl beim Übergang zwischen zwei Medien gebrochen wird, gibt die Brechungszahl an.

Brechungszahl

Die Brechungszahl $n$ gibt das Verhältnis der Geschwindigkeiten der zwei Medien an:
$n = \dfrac {\sin\alpha}{\sin\beta} = \dfrac{c_1}{c_2}$
$\dfrac {\sin\alpha}{\cos\beta} = \dfrac{c_1}{c_2} = n$

$\alpha$ = Einfallswinkel
$\beta$ = Ausfallswinkel
c1 = Lichtgeschwindigkeit im Medium 1
c2 = Lichtgeschwindigkeit im Medium 2

Optik: Brechung
Abb. 2: Übergang des Lichts an zwei Medien
Optik: Brechung
Abb. 2: Übergang des Lichts an zwei Medien
Die Brechungszahl zwischen Vakuum und Wasser beträgt $n \approx \dfrac{300.000 ~ \text{km/s}}{225.000 ~ \text{km/s}} = 1,33.$
Je größer die Brechungszahl $n$ ist, desto stärker ändert der Lichtstrahl beim Übergang seine Richtung.
Bildnachweise [nach oben]
[1]
© 2016 – SchulLV.
[2]
© 2016 – SchulLV.
Weiter lernen mit SchulLV-PLUS!
Jetzt freischalten
Infos zu SchulLV PLUS
Ich habe bereits einen Zugang
Zugangscode einlösen
Login
Folge uns auf
SchulLV als App