Was ist der Brechungsindex?

Ein Brechungsindex ist ein numerischer Wert, der angibt, wie sich Licht durch eine bestimmte Substanz im Verhältnis zu der Art und Weise bewegt, in der es sich durch ein Vakuum bewegt. Im Allgemeinen wird der Index als Dezimalwert angegeben, er basiert jedoch auf der Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit, die durch ein bestimmtes Medium wie Glas oder Wasser fließt. Diese anderen Medien neigen dazu, die Lichtgeschwindigkeit zu verringern und ihre Richtung zu ändern, und daher hat die resultierende Zahl einen Wert größer als Eins. Der Brechungsindex für ein bestimmtes Material kann für verschiedene Lichtspektren unterschiedlich sein. Daher gibt ein Index normalerweise auch die Art der verwendeten Lichtenergie an.

Auch als Brechungsindex bezeichnet, wird der Brechungsindex eines Materials in Bezug auf ein Vakuum angegeben. Wenn sich Menschen im Allgemeinen auf die Lichtgeschwindigkeit beziehen, etwa 3 × 10 8 Meter pro Sekunde (m / s), beziehen sie sich normalerweise auf die Lichtgeschwindigkeit durch ein Vakuum. Diese Geschwindigkeit ist eine Konstante und ist der Standard, mit dem andere Geschwindigkeiten verglichen werden, wenn mit Licht umgegangen wird und der Brechungsindex für ein bestimmtes Material bestimmt wird.

Der Brechungsindex gibt an, um wie viel sich die Lichtgeschwindigkeit beim Durchlaufen eines bestimmten Mediums verringert. Wenn beispielsweise Licht von einem Vakuum in klares Glas gelangt, passiert es immer noch das Glas, aber die größere Dichte des Glases verändert die Art und Weise, in der das Licht durch das Glas wandert. Das Licht wird verlangsamt, wenn es durch das Glas geht, und seine Richtung ändert sich geringfügig, während es durch das Glas geht. Dies gilt für jede Art von klarem Material. Dieser Effekt kann oft beobachtet werden, indem ein gerader Stab in ein Gewässer gesteckt wird. Wenn sich das Licht vom Stab zum Auge einer Person zwischen Wasser und Luft bewegt, wird es gebrochen und der Stab erscheint im Wasser gebogen.

Um den Brechungsindex für ein bestimmtes Medium zu bestimmen, bestimmt jemand die Lichtgeschwindigkeit, die sich durch dieses Medium bewegt, und dividiert dann die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum durch die Geschwindigkeit in dem Medium. Dieser Wert wird als Dezimalzahl angegeben und diese Zahl wird als Brechungsindex für dieses Material bezeichnet. Der Index für ein bestimmtes Medium kann für verschiedene Lichtfrequenzen geringfügig unterschiedlich sein. Daher wird normalerweise die Art des verwendeten Lichts angegeben, häufig ein gelbes Licht. Wasser hat einen Brechungsindex von ungefähr 1,33, was bedeutet, dass sich Licht in einem Vakuum ungefähr 1,33-mal schneller als Licht in Wasser ausbreitet, während Diamanten einen Index von ungefähr 2,4 haben, was bedeutet, dass sich Licht in einem Vakuum doppelt so schnell ausbreitet wie durch einen Diamanten.

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