Was ist die Brechzahl von Wasser zu Luft?

3 Antworten

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.

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