Ratgeber / Physik
Das Brechungsgesetz anwenden
Ein Strohhalm im Wasserglas sieht an der Wasseroberfläche geknickt aus. Licht ändert seine Richtung, wenn es schräg von einem Stoff in einen anderen übergeht; das heißt Brechung. Damit entscheidest du, in welche Richtung der Strahl abknickt.
Wozu du das brauchst
Im Schwimmbad wirkt das Becken flacher, als es ist, und mit dem Brechungsgesetz verstehst du, warum.
Merke
Das Brechungsgesetz sagt, wie der Strahl abknickt. Der Einfallswinkel liegt vor der Grenzfläche, der Brechungswinkel dahinter, und beide misst du zum Lot, der Senkrechten auf der Grenzfläche. Wasser, Glas und Diamant sind optisch dichter als Luft: in ihnen ist Licht langsamer. Geht Licht in einen optisch dichteren Stoff, knickt es zum Lot hin, und der Winkel wird kleiner. Geht es in einen optisch dünneren Stoff, knickt es vom Lot weg, und der Winkel wird größer. Aus Luft in Diamant wird so aus 30° etwa 12°.
Ein Beispiel Schritt für Schritt
Welcher dieser Werte kann der Brechungswinkel sein, gemessen zum Lot? Entscheide mit dem Brechungsgesetz.
Ein Lichtstrahl fällt aus der Luft schräg auf eine ruhige Wasseroberfläche. Der Einfallswinkel, gemessen zum Lot, beträgt 19°.
- Aus der Luft in Wasser: in das optisch dichtere Medium.
- Also wird der Strahl zum Lot hin gebrochen, und der Brechungswinkel ist kleiner als .
- Nur liegt auf dieser Seite.
Typische Denkfehler
Diese Denkfehler erkennt die App bei der Aufgabe oben — und so erklärt sie sie.
Ein typischer Fehler
Den Winkel zur Grenzfläche messen statt zum Lot. Beide Winkel des Brechungsgesetzes misst man von der Senkrechten aus, wie beim Spiegel.
Die Brechung übersehen
Mit ginge der Strahl geradeaus weiter. Trifft Licht schräg auf eine Grenzfläche zwischen Luft und Wasser, ändert es aber seine Richtung: es wird gebrochen.
Vom Lot weg statt zum Lot hin gebrochen
Der Strahl geht aus der Luft in Wasser, also in das optisch dichtere Medium. Dort wird er zum Lot hin gebrochen: der Brechungswinkel ist kleiner als , nicht größer.
Zur Fläche statt zum Lot gemessen
ist der Winkel zwischen dem gebrochenen Strahl und der Grenzfläche. Beim Brechungsgesetz werden beide Winkel zum Lot gemessen, der Senkrechten auf der Fläche — wie beim Reflexionsgesetz.