Snelliussches Brechungsgesetz

Autor: Leandro Alegsa Erstellungsdatum: 3. November 2020

Das Snell'sche Brechungsgesetz ist das wissenschaftliche Gesetz der Brechung von Licht oder anderen Wellen. In der Optik bezieht sich das Snell'sche Gesetz auf die Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien. Das Gesetz besagt, dass sich beim Durchgang von Licht durch verschiedene Materialien (z.B. von Luft zu Glas) das Verhältnis der Sinusse des Einfallswinkels (einfallend) und des Brechungswinkels (ausfallend) nicht ändert:

sin θ 1 sin θ 2 = v 1 v 2 = n 2 n 1 {\displaystyle {\frac {\sin \theta _{1}}{\sin \theta _{2}}}}={\frac {v_{1}}}{v_{2}}}}={\frac {n_{2}}{n_{1}}}} ${\frac {\sin \theta _{1}}{\sin \theta _{2}}}={\frac {v_{1}}{v_{2}}}={\frac {n_{2}}{n_{1}}}$

Mit jedem θ {\displaystyle \theta } $\theta$ als Winkel gemessen von der Normalen der Grenze, v {\displaystyle v} $v$ als die Lichtgeschwindigkeit im jeweiligen Medium (SI-Einheiten sind Meter pro Sekunde, oder m/s). n {\displaystyle n} ist der Brechungsindex des Mediums.

Der Brechungsindex eines Vakuums ist 1 und die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist c {\Anzeigeart c} $c$ . Wenn eine Welle das Material passiert, bei dem der Brechungsindex n ist, wird die Geschwindigkeit der Welle c n {\darstellungsart {\frac {\c}{n}}}} ${\frac {c}{n}}$ .

Das Snell'sche Gesetz kann durch das Fermat'sche Prinzip bewiesen werden. Das Fermat-Prinzip besagt, dass sich Licht auf dem Weg ausbreitet, der am wenigsten Zeit in Anspruch nimmt.

Lichtbrechung an der Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes, wobei n2 > n1

Ein Lichtstrahl trifft auf ein Glasprisma und wird gebrochen

Geschichte

Die Idee hat eine lange Geschichte. Das Problem hatte die Aufmerksamkeit von Hero of Alexandria, Ptolemäus, Ibn Sahl und Huygens. Ibn Sahl entdeckte tatsächlich das Gesetz der Brechung. In Traité de la Lumiere, 1678, zeigte Huygens, wie das Snell'sche Sinusgesetz durch die Wellennatur des Lichts erklärt oder davon abgeleitet werden konnte.

Fragen und Antworten

F: Was ist das Snellsche Gesetz der Lichtbrechung?

A: Das Snellsche Gesetz der Brechung ist das wissenschaftliche Gesetz der Brechung von Licht oder anderen Wellen. In der Optik besagt es, dass sich das Verhältnis zwischen dem Sinus des Einfalls- und des Brechungswinkels nicht ändert, wenn Licht durch verschiedene Materialien fällt.

F: Wie kann das Snellsche Gesetz bewiesen werden?

A: Das Snellsche Gesetz kann durch das Fermatsche Prinzip bewiesen werden, das besagt, dass das Licht den Weg nimmt, für den es am wenigsten Zeit benötigt.

F: Was ist das Fermatsche Prinzip?

A: Das Fermatsche Prinzip besagt, dass sich das Licht auf einem Weg bewegt, für den es am wenigsten Zeit benötigt.

Q: Was sind n und v im Snellschen Gesetz?

A: n ist der Brechungsindex eines Mediums und v ist die Geschwindigkeit des Lichts in diesem Medium (gemessen in Metern pro Sekunde).

Q: Wofür steht c im Snellschen Gesetz?

A: c steht für die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, das einen Brechungsindex von 1 hat.

Q: Wie berechnen Sie die Geschwindigkeit, wenn eine Welle durch ein Material mit einem Brechungsindex n läuft?

A: Die Geschwindigkeit wird zu c/n, wenn eine Welle durch ein Material mit dem Brechungsindex n läuft.