Was beeinflusst den Lichtbrechungswinkel?

Die Eigenschaft der Lichtbrechung wird in vielen Arten von Vorrichtungen, einschlieĂźlich Brillen, verwendet.

Stellen Sie sich einen Löffel in einem halben Glas Wasser vor. Der Löffel scheint sich an der Luft-Wasser-Grenze zu biegen. Dies liegt daran, dass die Lichtstrahlen, die unter dem Wasser auf Ihre Augen treffen, die Richtung ändern, wenn sie in die Luft gelangen. Dieses Phänomen ist als Refraktion bekannt. Es gibt mehrere Faktoren, die bestimmen, in welchem ​​Winkel sich ein Lichtstrahl beim Übergang von einem Medium in ein anderes biegt.

Einfallswinkel

Wenn ein Lichtstrahl von einem Medium zu einem anderen übergeht - von Luft zu Glas zum Beispiel - senkrecht zur Oberfläche zwischen den Medien, ändert er nicht die Richtung, er geht durch. Wenn es jedoch in einem Winkel zur Senkrechten auf die Oberfläche trifft, ändert es seine Richtung, wenn es sich in das zweite Medium bewegt. Der Winkel, den der Lichtstrahl mit der Senkrechten im ersten Medium bildet, wird als Einfallswinkel bezeichnet. Der Winkel, den der Lichtstrahl mit der Senkrechten im zweiten Medium bildet, wird als Brechungswinkel bezeichnet. Die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel (i) und dem Brechungswinkel (r) ist durch das Snell'sche Gesetz gegeben: sin (r) / sin (i) = ni / nr, wobei ni der Brechungsindex des ersten Mediums ist und nr ist der Brechungsindex des zweiten Mediums. Für ein festgelegtes Medienpaar ist ni / nr festgelegt. Es ist also klar, dass sich der Brechungswinkel r bei Änderung des Einfallswinkels i ebenfalls ändert.

Refraktive Indizes

Aus dem Snellschen Gesetz kann man sehen, dass der Brechungswinkel vom Verhältnis ni / nr der Brechungsindizes der beiden Medien abhängt. Ist nr größer als ni - etwa wenn Licht von Luft (ni = 1.0) auf Glas (ni = 1.5) übergeht - dann ist der Refraktionswinkel kleiner als der Einfallswinkel, dh der Lichtstrahl biegt sich nach senkrecht zur Oberfläche zwischen den beiden Medien, wenn sie in das zweite Medium eindringt. Wenn nr kleiner als ni ist, krümmt sich der Lichtstrahl, der in ein anderes Medium eintritt, von der Senkrechten zur Oberfläche zwischen den beiden Medien.

Wellenlänge des Lichts

Der Brechungswinkel hängt auch von der Wellenlänge des Lichts ab. Sichtbares Licht verschiedener Farben hat unterschiedliche Wellenlängen und leicht unterschiedliche Brechungsindizes. Der Unterschied ist so gering, dass man ihn nicht sieht, wenn weißes Licht beispielsweise durch eine flache Glasplatte hindurchtritt. Aber wenn weißes Licht durch ein Prisma fällt und an den beiden Oberflächen zweimal gebrochen wird, biegt sich jede Farbe in einem anderen Winkel und Sie können die einzelnen Farben deutlich sehen.

Anisotropie

In einigen speziellen Fällen kann der Brechungsindex in einem Medium von der Richtung abhängen, in der Licht durch das Medium tritt. Bestimmte Mineralkristalle haben zwei unterschiedliche Brechungsindizes in zwei Richtungen und sind als doppelbrechende Materialien bekannt. Zum Beispiel ist Turmalin ein Kristall mit zwei Brechungsindizes: 1,669 und 1,638. Für diese Materialien hängt der Brechungswinkel von der Orientierung der Grenze zwischen den Medien mit den speziellen Achsen des Kristalls ab.

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