Frage von elliatum, 46

Was ist die Brechzahl von Wasser zu Luft?

Ich weiss wie man die brechzahl von luft zu wasser ausrechnet. Jetzt frag ich mich, wie man von wasser zu luft ausrechnen kann.

Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Physik, 22

Die Brechzahl ist eine Eigenschaft des Mediums und nicht des Übergangs zwischen zwei Medien.

https://de.wikipedia.org/wiki/Brechungsindex#Brechungsindex_der_Luft_und_anderer...

Um die Brechung beim Übergang zwischen zwei Medien zu berechnen, braucht man die Brechzahlen beider Medien. Dass die von Vakuum exakt 1 und die von Luft ziemlich genau 1 ist, weiß man auch ohne Tabelle.

Expertenantwort
von PWolff, Community-Experte für Physik, 24

Die Brechzahl von Stoff A zu Stoff B ist der Quotient des Brechungsindexes von Stoff B zu dem von Stoff A

Als Formel:

Brechzahl(A -> B) = Brechungsindex(B) / Brechungsindex(A)

Der Brechungsindex ist die Brechzahl gegenüber dem Vakuum und ist tabelliert. (Und für die üblichen Stoffe im Internet zu finden.)

Wenn wir den Strahl andersherum laufen lassen, also die Stoffe A und B vertauschen, erhalten wir

Brechzahl(B -> A) = Brechungsindex(A) / Brechungsindex(B)

Das ist gerade der Kehrwert der Brechzahl des Überganges von A zu B.

Die Brechzahl von Luft ist so nahe bei 1, dass man spezielle Apparaturen braucht, um diese Abweichung messen zu können. In der Schule kannst du hierfür auch gleich 1 nehmen (es sei denn, in der Aufgabe steht etwas anderes).

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Bemerkungen:

Dass der Brechungsindex von Luft nicht genau gleich 1 ist, sieht man daran, dass heiße Luft (z. B. über einer Herdplatte) Schlieren im Schatten hat. Das würde nicht auftreten, wenn das Licht nicht abgelenkt würde.

Nach Snellius verhalten sich die Sinus (langes u - das ist der lateinische Plural von Sinus) der Brechungswinkel wie die Brechungsindizes. Wenn der Strahl vom (optisch) dichteren ins (optisch) dünnere Medium laufen soll, kann es vorkommen, dass der Sinus des Ausfallwinkels größer als 1 werden würde.

Da man den Einfallswinkel ja beliebig vorgeben kann, kommt das durchaus vor. Aber weil es keinen Winkel gibt, dessen Sinus größer als 1 ist, gibt es keinen Ausfallwinkel. Der Strahl muss also vollständig im (optisch) dichteren Medium (z. B. Wasser oder Glas) bleiben.

Dieses Phänomen nennt man Totalreflexion. Ohne Totalreflexion wäre es u. a. sehr viel schwieriger, wenn überhaupt möglich, Lichtsignale kilometerweit durch Glasfasern zu übertragen.

Antwort
von Schn33L3o, 18

Genau umgekehrt. Schau mal hier http://www.scandig.info/Strahlenoptik.html

Kommentar von TomRichter ,

Auch dort ist die Brechzahl eine Eigenschaft des Mediums und nicht des Übergangs zwischen zwei Medien.

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