Lichtbrechung Ablenkung?
Hallo,
wieso wird bei einer Zerlegung von weißem Licht mit einem Prisma, das rote Licht weniger als das blaue Licht abgelenkt, bei der Zerlegung von weißem Licht mit einem Gitter aber das rote Licht stärker als das blaue Licht abgelenkt?
3 Antworten
Die Ablenkung am Gitter erfolgt rein geometrisch, also nach Wellenlänge; und Wellen werden umso stärker "gebeugt", je größer die Wellenlänge im Verhältnis zur Struktur ist.
Die Ablenkung im Prisma erfolgt durch Brechung, und ob verschiedene Frequenzen unterschiedlich schnell laufen und ggf. wie viel und in welche Richtung die Abweichung ist, ist vom Material abhängig.
Wenn wir das Material als eine Sammlung von harmonischen Oszillatoren auffassen, haben wir fernab aller Resonanzfrequenzen praktisch keine "Dispersion" (Aufteilung), alle Frequenzen bewegen sich etwa gleich schnell.
In der Nähe einer Resonanzfrequenz werden Wellen einer bestimmten Frequenz umso stärker abgebremst, je näher sie der Resonanzfrequenz liegen. Knapp unterhalb einer Resonanzfrequenz laufen Wellen höherer Frequenz also langsamer und Welken niedrigerer Frequenz schneller, knapp oberhalb einer Resonanzfrequenz umgekehrt.
Da blaues Licht stärker abgelenkt wird, bewegt es sich also langsamer (da sich alles Licht im Medium langsamer bewegt), es ist also eine Redonanzfrequenz und damit eine Absorption im nahen UV zu erwarten.
Das ist auf das extremal Prinzip zurück zu führen Licht nimmt immer den schnellsten Weg und da es sich in Materie langsamer als im Vakuum bewegt ist der schnellste Weg kein grader Weg siehe snelliussches brechungsgesetz. Da blaues und rotes Licht unterschiedliche Wellenlänge und somit Unterschiedliche Geschwindigkeit im Medium haben haben sie auch einen unterschiedlichen brechungswinkel. Bei einem gitter ist jedoch der Winkel auf interferenz zurück zu führen was natürlich auch von der Wellenlänge abhängt hier führt die unterschiedlichen Wellenlänge aber zu einer Aufspaltung in die andere Richtung(kann man ausrechnen)
Das eine ist Beugung, das andere Brechung!
Die Beugung am Gitter hängt von der Wellenlänge ab, die Brechung beim Übergang zwischen optischen Medien von der GeschwindigkeitsÄnderung! Diese hängt zwar auch von der Wellenlänge, bzw. Frequenz ab, aber eben anders und vor allem nicht so stark, wie bei der Beugung!