Brechung (Physik)
Brechung bezeichnet die Richtungsänderung einer Welle aufgrund einer lokalen Veränderung ihrer Ausbreitungsgeschwindigkeit. Ursache ist - im Gegensatz zur Beugung - eine Änderung der optischen Dichte des Ausbreitungsmediums.
Table of contents |
2 Sonstige Wellen 3 Gegensatz von Brechung und Beugung 4 Siehe auch: 5 Weblinks |
Elektromagnetische Wellen werden gebrochen, wenn sie schräg auf eine Grenzfläche zwischen Materialien mit verschiedenen Brechungsindizes auftreffen. Durch die unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit ändert sich dabei die Wellenlänge.
Die Richtungsänderung hängt vom Winkel ab, unter dem die Wellen auf die Grenzfläche auftreffen. Mathematisch wird die Richtungsänderung durch das Snelliussche Brechungsgesetz (Willebrord Snellius, 1618) beschrieben. Bei senkrechtem Einfallswinkel findet keine Richtungsänderung statt. Neben der Brechung findet stets auch eine partielle Reflexion statt. Die entsprechenden Intensitäten werden durch die Fresnelschen Formeln beschrieben. Fallen die Wellen beim Übergang aus einem optisch dichteren Medium (beispielsweise Wasser) in ein optisch dünneres (beispielsweise Luft) hinreichend flach ein, so werden sie nicht mehr gebrochen, sondern total reflektiert.
Die Brechung verleiht Linsen und Prismen bestimmte optischen Eigenschaften. Sie ist ferner verantwortlich für die Entstehung von farbigen Wetterphänomenen wie Regenbögen oder Haloss.
Optisch anisotrope Materialien können doppelbrechend sein, d. h. ein Lichtstrahl teilt sich in ihnen in zwei Strahlen auf, die unterschiedlich stark gebrochen werden.
Bei Wellen im Wasser verringert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit mit der abnehmenden Wassertiefe in Strandnähe. Deshalb ändert sich die Richtung von Meereswellen so, dass sie ungefähr senkrecht auf den Strand auflaufen.
Elektromagnetische Wellen
Sonstige Wellen
Bei Erdbeben lässt der Verlauf der Bebenwellen im Erdinneren auf die Brechung z.B. im Erdmantel schließen - und damit auf Änderungen von Dichte und Elastizität seiner Gesteine. Die Analyse der Laufzeit von "elastischen Wellen" wird in der Geophysik auch für die Exploration von Erdöl und anderen Lagerstätten eingesetzt.Gegensatz von Brechung und Beugung
Der Unterschied beider Begriffe wird am Beispiel von Linsenoptiken deutlich. Bei Linsenfernrohren haben Brechung und Beugung folgende Auswirkungen:
Siehe auch:
Beugung, Fernrohr, Optik, Spiegelteleskop; Angewandte Geophysik, Snelliussches Brechungsgesetz, Brewsterwinkel