Der Brechungsindex $n$ ist eine Materialgrösse. Er gibt an, um welchen Faktor die Wellengeschwindigkeit des Lichts im Vergleich zum Vakuum verlangsamt ist.

Lichtgeschwindigkeit in einem Medium mit Brechungsindex $n$:

\[ u_1 = \frac{c}{n} \]

Trifft Licht (oder eine andere Form von Welle) auf eine Grenzfläche eines Mediums mit anderem Brechungsindex, so verändert sich die Wellenlänge und es entsteht das Phänomen der Brechung.

Brechungsindex
Je grösser der Unterschied der Brechungsindizes zwischen den beiden Medien (hier: Luft und Glas), desto stärker ist die Brechung am Übergang. Beim Prisma kommt hinzu, dass der Brechungsindex auch noch von der Wellenlänge des Lichts (Farbe) abhängt. Kurzwelliges Licht (blau) wird stärker gebrochen als langwelliges Licht (rot). Dadurch wird der Strahl in seine spektralen Komponenten aufgeteilt (Regenbogen).

Der Brechungsindex ist meistens abhängig von der Frequenz des Lichts (Dispersion), so dass unterschiedliche Farben verschieden stark gebrochen werden. Im Glasprisma ist langwelliges rotes Licht etwas weniger verlangsamt als kurzwelliges blaues Licht. Der Brechungsindex von Glas ist für rotes Licht deshalb leicht kleiner als für blaues Licht, so dass blaues Licht stärker gebrochen wird als rotes Licht. Für die anderen Farben liegen die Brechungsindizes zwischen den beiden Extremen, so dass das Prisma das weisse Licht in alle Regenbogenfarben aufteilt.

Definitionen

Abkürzung: $n$

Einheit: $[n] = -$ (Zahl)

Brechungsindizes verschiedener Materialien

MaterialBrechungsindex $n$
Vakuum1 (exakt)
Luft1.0003 $\approx$ 1
Wasser1.33
Glycerin1.47
Fensterglas1.52
Diamant2.42

Aufgabensammlung

  • Lichtgeschwindigkeit in Medien (0009)

  • Scharfe Sicht (0144)

    3 Teilaufgaben mit Lösungen (pdf/Video): Brennweiten berechnen für Fern- und für Nahsicht
    Unscharfe Sicht unter Wasser