Optisch dünne und optisch dichte Stoffe

Der Übergang von Licht aus dem Vakuum in einen anderen Stoff kommt auf der Erdoberfläche praktisch nicht vor. Hier beobachtet man im Grunde immer nur die Übertritte von Licht zwischen zwei beliebigen lichtdurchlässigen Stoffen. Um vorhersagen zu können, ob das Licht dabei zum Einfallslot hin oder von ihm weg gebrochen wird, hat man die Begriffe optisch dichte Stoffe und optisch dünne Stoffe eingeführt. Zugleich kann man mit diesen Begriffen eine optische Eigenschaft eines Stoffes im Vergleich zu einem anderen kennzeichnen.

Die Bezeichnung optisch dicht oder optisch dünn hat nur in Bezug auf einen anderen Stoff eine Bedeutung. Sie beruht auf einem Vergleich der Brechzahlen.

Ein bestimmter Stoff ist optisch dichter (dünner) als ein anderer, wenn er eine größere (kleinere) Brechzahl als dieser besitzt.

So hat z. B. Wasser eine Brechzahl von 1,33. Plexiglas hat eine Brechzahl von 1,49 (siehe Übersicht in Bild 2). Somit ist Wasser optisch dünner als Plexiglas. Plexiglas ist optisch dichter als Wasser. Dabei ist zu beachten: Die Bezeichnungen optisch dicht und optisch dünn haben nichts mit der Dichte des Stoffes der betrachteten Körper zu tun.

Da nach dem Brechungsgesetz

$\frac{\sin \alpha }{\sin \beta }=\frac{c_1}{c_2}=n$

ein Zusammenhang zwischen den Brechzahlen und den Lichtgeschwindigkeiten besteht, kann man optisch dichte und optisch dünne Stoffe auch mit Hilfe der Lichtgeschwindigkeiten charakterisieren:

Ein bestimmter Stoff ist optisch dichter (dünner) als ein anderer, wenn seine Lichtgeschwindigkeit im betreffenden Stoff kleiner (größer) als im anderen ist.

So beträgt z. B. die Lichtgeschwindigkeit in Wasser 225 000 km/s und in Plexiglas 201 000 km/s. Somit ist Wasser optisch dünner als Plexiglas. Plexiglas ist optisch dichter als Wasser.

Für die Richtung der Brechung an der Grenzfläche zweier Stoffe ergibt sich dann:

Beim Übertritt von einem optisch dünnen in einen optisch dichten Stoff wird das Licht zum Lot hin gebrochen.

Beim Übertritt von einem optisch dichten in einen optisch dünnen Stoff wird das Licht vom Lot weg gebrochen.