Brechungsgesetz und Totalreflexion (Physik)

In diesem Artikel befassen wir uns mit dem Brechungsgesetz der Physik. Zu dem gehen wir auf Begriffe wie Brechungswinkel und Totalreflexion ein. Dieser Artikel gehört zu unserem Bereich Optik.

Für viele kaum zu glauben, aber wahr: Steht man am Rande eines Beckens, dass mit Wasser gefüllt ist und schaut nach unten, kann man Dinge sehen, die außerhalb der direkten Sichtlinie liegen. Man kann also Dinge sehen, die sehr nahe am Rande des Beckens stehen und die eigentlich vom Beckenrand verdeckt werden. Grund dafür ist die so genannte Brechung des Lichtes, die durch das Brechungsgesetz der Physik beschrieben wird.

Brechgesetz und Brechzahl

Was versteht man eigentlich unter der Brechzahl ( n ) eines Materials und was sind typische Werte? Nun, unter n versteht man das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit im betreffenden Material.  Es folgen drei typische Werte, die ihr zum Rechnen bei Formeln benötigt.

• Luft: n = 1
• Glas: n = 1,53
• Wasser: n = 1,33

Ein Lichtstrahl erfährt an der Grenze zwischen zwei Materialien mit verschiedenen Brechzahlen einen Knick. Es gibt eine Formel, die diesen Zusammenhang zwischen Winkel und Brechzahl herstellt. Diese zeigen wir euch nun samt einer dazugehörigen Grafik.

Brechungsgesetz:

• "ε₁" ist der Winkel zwischen Medium 1 und der Auftrefffläche in Grad
• "ε₂" ist der Winkel zwischen Medium 2 und der Auftrefffläche in Grad
• "n₂" ist die Brechzahl des Medium 2
• "n₁" ist die Brechzahl des Medium 1

Totalreflexion

Wir haben im vorherigen Abschnitt das Brechungsgesetz kennen gelernt. Dabei kann folgender Fall eintreten: Trifft ein Lichtstrahl so auf eine Grenzfläche zu einem optisch dünnerem Medium, dass laut Brechungsgesetz der Sinus größer als 1 werden müsste, gibt es keinen gebrochen Strahl mehr, sondern das gesamte Licht wird an der Grenzfläche reflektiert.

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