Die Brechung
Strahl
dichteres
Medium
dünneres
Medium
Strahl
Bild 1: Brechung an der Grenze zweier Medien unterschiedlicher Dichte
Strahl
dichteres
Medium
dünneres
Medium
Strahl
Bild 1: Brechung an der Grenze zweier Medien unterschiedlicher Dichte
Die Brechung
Brechung ist die Richtungsänderung einer Welle aufgrund einer lokalen Änderung ihrer Ausbreitungsgeschwindigkeit, die durch die bei Brechzahl n beschrieben wird. Trifft eine Welle schräg auf die Grenzfläche zweier Medien unterschiedlicher Dichte, in denen die Welle verschiedene Ausbreitungsgeschwindigkeiten hat, tritt beim Übergang in das zweite Medium eine Änderung der Geschwindigkeit auf.
Dies wiederum führt zu einer Richtungsänderung der Welle, man sagt auch, sie wird an der Grenzfläche gebrochen. Die Brechung einer elektromagnetischen Welle erfolgt beim Eintritt in ein optisch dichteres Medium stets zum Lot hin.
Bezeichnet man den Winkel im optisch dünneren Medium mit α und den im optisch dichteren Medium mit β, so liegen einfallender Strahl, gebrochener Strahl und Lot stets so in einer Ebene, dass die folgende Gesetzmäßigkeit, das Brechungsgesetz, gilt:
| n = | v1 | = | sin α | (1) |
| v2 | sinβ |
Bild 2: leicht ausprobierbar: ein Laserpointer und eine Acrylscheibe.
Der Quotient n ist für jedes Stoffpaar unabhängig vom Winkel α des einfallenden Strahles und heißt Brechungszahl. Sie entspricht dem Verhältnis der beiden Ausbreitungsgeschwindigkeiten v1 und v2.
Die Brechung an dichteren und dünneren Medien kann unter bestimmtem Einfallswinkel auch zur Reflexion führen. Bei Radargeräten wird das als anormale Wellenausbreitung bezeichnet, welche Überreichweiten und sogar unerwünschte Echosignale, sogenannte Engel verursachen kann.