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Brechung von Licht

Fällt Licht geneigt auf die Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Stoffen, dann wird es in der Regel aus seiner ursprünglichen Ausbreitungsrichtung abgelenkt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Brechung.
Die wesentliche Voraussetzung für das Zustandekommen der Brechung ist eine unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes in den Stoffen, die aneinander grenzen.

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Licht breitet sich in Luft, Glas oder Wasser geradlinig aus. Trifft es auf die Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen lichtdurchlässigen Stoffen, so wird an dieser Grenzfläche ein Teil des Lichtes reflektiert, der andere Teil des Lichtes geht in den anderen Stoff über. Fällt das Licht geneigt auf die Grenzfläche, dann wird es in der Regel aus seiner ursprünglichen Ausbreitungsrichtung abgelenkt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Brechung.

  • Brechung von Licht beim Übergang Glas - Luft

    L. Meyer, Potsdam

In welche Richtung das Licht abgelenkt wird und wie stark die Brechung ist, hängt von den beteiligten Stoffen sowie davon ab, unter welchem Winkel das Licht auf eine Grenzfläche trifft (Bild 2). Fällt Licht senkrecht auf eine Grenzfläche, dann erfolgt keine Brechung.
Die wesentliche Voraussetzung für das Zustandekommen der Brechung ist eine unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes in den Stoffen, die aneinander grenzen.

  • In welcher Richtung das Licht gebrochen wird, hängt von den beteiligten Stoffen ab.

Um die physikalischen Gesetze der Brechung einheitlich zu formulieren, hat man sich auf eine Reihe von Festlegungen zur Beschreibung der Lichtablenkung geeinigt:

  • Der Winkel, unter dem der einfallende Lichtstrahl auf die Grenzschicht trifft, wird zum Lot hin gemessen (Bild 3). Man nennt ihn Einfallswinkel und bezeichnet in häufig mit dem griechischen Buchstaben Alpha ( α ) .
  • Der Brechungswinkel wird ebenfalls zum Lot hin ermittelt. Meist wird er mit dem griechischen Buchstaben Beta ( β ) bezeichnet.


Es ist naheliegend, dass die physikalische Situation besonders einfach wird, wenn die Grenzfläche zwischen den Stoffen absolut eben und möglichst glatt gestaltet ist. Auch wenn dies mitunter in der Natur nicht immer der Fall ist, beziehen sich die experimentell ermittelten Brechungswinkel fast immer auf diese besondere Gegebenheit.

Durch umfangreiche Versuche konnte man einen mathematischen Zusammenhang zwischen dem Einfallswinkel, dem Brechungswinkel und den optischen Eigenschaften der betreffenden Stoffe ermitteln. Diese Zusammenhänge sind im Brechungsgesetz erfasst. Genauere Informationen sind unter diesem Stichwort zu finden.

  • Brechung von Licht: In der Skizze sind die in der Physik üblichen Bezeichnungen angegeben.
Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Brechung von Licht." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/brechung-von-licht (Abgerufen: 02. July 2025, 11:00 UTC)

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Totalreflexion

Geht Licht von einem optisch dichten in einen optisch dünnen Stoff über, dann ist der Brechungswinkel größer als der Einfallswinkel. Bei einem Brechungswinkel von 90° gelangt das Licht gar nicht mehr in den zweiten Stoff, es verläuft entlang der Grenzfläche. Vergrößert man davon ausgehend den Einfallswinkel noch weiter, dann wird an Licht an der Grenzfläche vollständig reflektiert. Dieser Vorgang wird als Totalreflexion bezeichnet. Totalreflexion wird z.B. bei Lichtleitern genutzt. Sie spielt auch bei Luftspiegelungen eine Rolle.

Willebrord Snellius

* 1580 in Leiden
† 30.10.1626 in Leiden

Er war ein niederländischer Mathematiker und Naturwissenschaftler, der sich u. a. mit den Eigenschaften von Licht und mit geodätischen Messungen beschäftigte.

Spektren und Spektralanalyse

Unter einem Spektrum versteht man in der Optik ein Farbband und damit ein Band, das aus Licht unterschiedlicher Wellenlängen bzw. Frequenzen besteht. Spektren erhält man durch Zerlegung des von einer Lichtquelle kommenden weißen Lichtes durch Prismen oder optische Gitter.
Nach der Art der Erzeugung unterscheidet man zwischen Prismenspektren und Gitterspektren.
Nach der Art der Spektren unterscheidet man zwischen kontinuierlichen Spektren und Linienspektren bzw. zwischen Emissionsspektren und Absorptionsspektren.
Unter Spektralanalyse versteht man eine Untersuchungsmethode, bei der man aus einer Untersuchung des Spektrums darauf schließen kann, welche Stoffe am Zustandekommen des Spektrums beteiligt waren. Entwickelt wurde die Spektralanalyse um 1860 gemeinsam von dem deutschen Physiker GUSTAV ROBERT KIRCHHOFF (1834-1887) und dem Chemiker ROBERT WILHELM BUNSEN (1811-1899).

Prismen

Prismen sind Körper aus Glas oder Kunststoff. Sie können genutzt werden, um Licht in seine Bestandteile zu zerlegen, um es in eine andere Richtung zu lenken (Umlenkprismen) oder um den Lichtweg umzukehren (Umkehrprismen). Das auffallende Licht wird dabei gebrochen bzw. total reflektiert.
Genutzt werden Prismen z. B. in Spektralapparaten sowie in optischen Geräten wie Ferngläsern und Spiegelreflexkameras.

Sammellinsen

Sammellinsen sind durchsichtige Körper aus Glas oder Kunststoff, die sehr unterschiedliche Form haben können. Wenn Licht auf sie trifft, wird es nach dem Brechungsgesetz gebrochen.
Sammellinsen sind dadurch charakterisiert, dass auf sie fallendes paralleles Licht hinter der Linse zunächst in einem Punkt, dem Brennpunkt, konzentriert wird.

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