Brechung von Licht

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 (Bild 1). Diesen Vorgang bezeichnet man als Brechung.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.

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 .
• Der Brechungswinkel wird ebenfalls zum Lot hin ermittelt. Meist wird er mit dem griechischen Buchstaben Beta 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.