Titel
Brechung
[* 2] der
Lichtstrahlen
(Refraktion) nennt man die
Ablenkung, welche die
Lichtstrahlen in ihrer
Richtung erleiden, wenn
sie aus einem durchsichtigen Körper oder
Mittel in einen andern übergehen, z. B. aus Luft in Wasser
(s. beistehende
[* 1]
Fig. 1). ^[img] Denkt man sich auf der Trennungsebene der
beiden durchsichtigen Körper in dem von dem
Lichtstrahle getroffenen Punkte n eine
Senkrechte nd errichtet, die das
Einfallslot
genannt wird, so heißen die beiden Winkel,
[* 3] die der
Lichtstrahl vor und nach der Brechung
mit diesem Lote bildet,
der Einfallswinkel i und der
Brechungswinkel r. Die Gesetze, nach denen die in isotropen Körpern stattfindet, sind folgende:
1) Der
Strahl bleibt auch nach der in der durch das
Einfallslot und den einfallenden
Strahl gelegten Ebene (Brechungsebene
oder
Einfallsebene).
2) Beschreibt man um den Auffallpunkt n des Strahls einen Kreis [* 4] mit dem Radius Eins und fällt man von den Punkten a und b, in denen der Kreis den einfallenden Strahl l und den gebrochenen s schneidet, die Senkrechten ad und bf auf das Einfallslot, so ist jede jener gezogenen Senkrechten ad und bf gleich dem Sinus des gegenüberliegenden Winkels, hier der Winkel i und r. Wie nun auch die Größe des Einfallswinkels sich ändern mag, so bleibt das Verhältnis zwischen dem Sinus des Einfalls- und dem Sinus des Brechungswinkels immer dasselbe, solange es sich um die gleichen Stoffe handelt. Dieses Verhältnis sin i/sin r = n nennt man den Brechungsexponenten. Beim Übergang aus ¶
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Luft in Wasser verhält sich der Sinus des Einfallswinkels znm Sinus des Brechungswinkels wie 4 zu 3, d. h. der Brechungsexponent des Wassers, bezogen auf die Luft, ist 4/3. In gleichem Sinne ist der Brechungsexponent des gewöhnlichen Glases 3/2, des Flintglases 1,64, des Anisöls 1,81, des Diamants 2,48. Je größer der Brechungsexponent eines Stoffes ist, desto stärker lenkt er die in ihn eintretenden Lichtstrahlen ab. Für die gleiche Substanz ist aber der Brechungsexponent für verschiedenfarbige Strahlen keineswegs der gleiche. (S. Dispersion.) [* 6]
Zum Nachweise des Brechung
sgesetzes kann ein Gefäß
[* 7] (Fig. 2) dienen, dessen halbkreisförmige Wand von ihrer Mitte aus nach
beiden Seiten hin in Grade geteilt ist. Die vordere Wand a b besitzt eine lichteinlassende, mit einer Glasplatte
geschlossene Spalte. Der Apparat ist bis zur halben Höhe mit Wasser gefüllt. Läßt man nun im Finstern ein Lichtstrahlenbündel
in schiefer Richtung durch jene Spalte in das Gefäß treten, so wird der obere durch die Luft dringende
Teil der Strahlen in unveränderter Richtung fortschreiten, während dagegen das untere durch das Wasser gehende Lichtbündel
gebrochen erscheint. An der Gradeinteilung des kreisförmigen Cylindermantels kann man die Winkel ablesen. Das Brechung
sgesetz
wurde von Snell entdeckt (um 1621) und von Descartes, ohne Nennung des erstern, bekannt gemacht (1637).
Ist der Brechungswinkel kleiner als der Einfallswinkel, so sagt man, die Brechung
erfolgt zum Lot. Beim Gegenteil heißt die Brechung vom
Lot. Das Mittel, in dem die Brechung zum Lot geschieht, heißt das stärkerbrechende. Bei zwei verschiedenen Stoffen (z. B. Luft
und Glas)
[* 8] werden die Lichtstrahlen meist in dem dichtern derselben zum Lot gebrochen. Vermöge des Brechungsgesetzes
bilden alle auf einen Punkt o
[* 5]
(Fig. 3) der Glasfläche g g auffallenden Strahlen im Glase einen Kegel von kleinerer Öffnung
in m o n. Umgekehrt füllt der Strahlenkegel m o n im Glase beim Austritt in die Luft den ganzen Raum über
g g aus. Ein Strahl p o, der im Glase auf die Luftgrenze unter einem Einfallswinkel größer als m o s auffällt, tritt nicht
wieder aus, sondern erleidet die totale Reflexion nach o q. (S. Reflexion
[* 9] und Doppelbrechung.)
[* 10]
^[Abb. 3.]