5.1.2 Reflexion und Brechung



 

Basiswissen „Die Reflexion“


Trifft ein Lichtstrahl auf einen Körper, so spricht man an der Grenzfläche auch vom Übergang zwischen verschiedenen Medien. Jedes Medium, z.B. Luft, Wasser oder ein Festkörper, hat andere optische Eigenschaften, die die Ausbreitung des Lichts in diesem Medium charakterisieren.
Beim Übergang zwischen verschiedenen Medien wird in der Regel ein gewisser Anteil des Lichts reflektiert. Bei metallischen Spiegeln kann dieser Anteil sehr groß und nahe bei 100% sein. Ein von der Lichtquelle Q ausgesandter Lichtstrahl wird von der Spiegelfläche S reflektiert und erreicht den Empfänger des Lichts E, z.B. ein menschliches Auge:
././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/ReflexionLichtstrahl.png
Abbildung 1200: Reflexion eines Lichtstrahls an einer Spiegelfläche (C)


Zur Beschreibung der Reflexion fällt man ein Lot L senkrecht zur Spiegeloberfläche. Der Winkel zwischen dem einfallenden Lichtstrahl und diesem Lot nennt man den Einfallswinkel α, den Winkel vom Lot zum reflektierten Strahl den Reflexionswinkel α' (siehe Abbildung oben). Das Lot sowie der einfallende und ausfallende Strahl liegen dabei in einer Ebene.
Mit Hilfe geometrischer Überlegungen kann man zeigen, dass die Strecke zwischen Quelle Q und Empfänger E dann minimal ist, wenn der Einfallswinkel gleich dem Reflexionswinkel ist. Aus dem fermatschen Prinzip folgt dann das Reflexionsgesetz:

Einfallswinkel ist gleich Ausfallwinkel

α= α' .

In der folgenden interaktiven Skizze können Sie den Einfallswinkel variieren und die damit verbundene Auswirkung auf den Ausfallswinkel beobachten.
././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/geogebra_reflexiongesetz_standbild.png
Diese Interaktion wurde mit GeoGebra erstellt (www.geogebra.org)

 

Basiswissen „Die Umkehrbarkeit des Lichtwegs“


Bei der Anordnung macht es dabei keinen Unterschied, welches der einfallende und welches der ausfallende Lichtstrahl ist.
././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/UmkehrbarkeitLichtweg.png
Abbildung 1201: Umkehrbarkeit des Lichtwegs (C)


Vergleicht man in der Abbildung oben den Strahlverlauf der Abbildungen a) und b), so nimmt der einfallende Lichtstrahl in b) den Weg des ausfallenden Lichtstrahls von a). Umgekehrt entspricht der Strahlverlauf des ausfallenden Lichtstrahls von b) demjenigen des einfallenden Lichtstrahls von a). Es werden also einfach einfallender und ausfallender Lichtstrahl vertauscht, d.h. der Lichtweg ist umkehrbar. Die Umkehrbarkeit von Lichtwegen ist ein grundlegendes Prinzip in der geometrischen Optik.

 

Basiswissen „Die Konstruktion eines Spiegelbildes“


././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/KonstruktionSpiegelbild.png
Abbildung 1202: Konstruktion eines Spiegelbildes (C)


Mit Hilfe des Reflexionsgesetzes und den Grundlagen des Sehprozesses lässt sich ein Spiegelbild wie in der Abbildung dargestellt konstruieren:

  • Die Lichtstrahlen, die vom zu spiegelnden Körper ausgehen, treffen auf den Spiegel und werden entsprechend dem Reflexionsgesetz reflektiert.

  • Der reflektierte Lichtstrahl trifft auf den Empfänger, z.B. das Auge.

  • Für die Bildverarbeitung, d.h. die Konstruktion des Bildes, werden die Lichtstrahlen, die beim Empfänger angekommen sind, geradlinig bis zu ihrem Schnittpunkt verlängert. (Für die Konstruktion werden also mindestens 2 Lichtstrahlen benötigt, die vom gleichen Punkt kommen.)

  • Der Gegenstand scheint sich im Schnittpunkt der Lichtstrahlen zu befinden. Das Spiegelbild ist also ein virtuelles Bild, d.h. es exisitiert nicht wirklich, sondern ergibt sich nur aus der Bildkonstruktion.

Anmerkung: Der Ort des Spiegelbilds ist unabhängig vom Betrachter. Er wird nur von der relativen Lage des tatsächlichen Gegenstands zur Spiegeloberfläche bestimmt.
Bei der Orientierung des Spiegelbilds muss man beachten, dass Punkte, die näher an der Spiegeloberfläche liegen, auch im virtuellen Bild näher an der Spiegeloberfläche zu liegen scheinen. Im Gegensatz dazu bleiben Punkte, die auf der rechten Seite des Gegenstands liegen, auch im Spiegelbild rechts und entsprechend links liegende Punkte links, wenn man Gegenstand und Spiegelbild gleichzeitig betrachtet. Es entsteht die typische spiegelbildliche Orientierung. (Dies entspricht der Achsensymmetrie in der Mathematik.)
  • Für die Reflexion an einer Grenzfläche gilt: Einfallswinkel ist gleich Ausfallswinkel ( α= α' ).

  • Bei einem Spiegelbild handelt es sich um ein virtuelles Bild, das hinter dem Spiegel zu liegen scheint.



 

Basiswissen „Die Streuung von Licht“


Je nachdem wie die Oberfläche eines lichtundurchlässigen Körpers beschaffen ist, fallen die einzelnen Lichtstrahlen des reflektierten Lichts in die gleiche Richtung oder in ganz verschiedene Richtungen.
  • Wenn die Oberfläche sehr glatt ist, stimmen die Einfallswinkel des parallel einfallenden Lichts auf der gesamten Oberfläche überein. Aufgrund des Reflexionsgesetzes fällt das reflektierte Licht ebenfalls unter dem gleichen Winkel aus. Es kommt zu einer Spiegelung.

  • Ist die Oberfläche jedoch rau oder gekrümmt, so variiert das Lot über die Oberfläche und damit auch der Einfallswinkel. Da das Reflexionsgesetz nach wie vor an jedem Punkt der Oberfläche gültig ist, verlässt der ausfallende Lichtstrahl die Oberfläche in unterschiedliche Richtungen. In diesem Fall lässt sich kein Spiegelbild rekonstruieren. Man spricht in diesem Fall von diffuser Reflexion oder auch Streuung.

././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/Streuung.png
Abbildung 1203: Reflexion bzw. Streuung von Licht an einer glatten bzw. rauen Oberfläche (C)




 

Basiswissen „Die Absorption von Licht“


Neben der Reflexion des Lichts an einer Oberfläche, dringt ein Teil des Lichts in den Körper bzw. in das neue Medium ein. Ist der Körper für Licht undurchlässig (undurchsichtig), so wird das Licht absorbiert, d.h. es kann sich nicht im Körper ausbreiten. Bei der Absorption des Lichts in einem Körper verbleibt die Energie des Lichts in diesem Körper. Er erwärmt sich.
././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/Absorption.png
Abbildung 1204: Absorption von Licht an einer rauen, dunklen Grenzfläche (C)


Neben der Oberflächenbeschaffenheit spielt das Material selbst eine Rolle. Ein weißes Blatt reflektiert mehr als ein schwarzer Filzstoff. Dieser erwärmt sich also bei gleicher Lichteinstrahlung stärker.
Licht kann am Übergang von einem lichtdurchlässigen in ein lichtundurchlässiges Medium je nach Oberflächeneigenschaften reflektiert, gestreut oder absorbiert werden.


 

Basiswissen „Die Lichtbrechung“


Trifft ein Lichtstrahl auf einen lichtdurchlässigen (durchsichtigen) Körper, so breitet sich das Licht in diesem Körper aus. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Lichtgeschwindigkeit in Materie (z.B. Luft, Wasser, Glas) gegenüber der Vakuumlichtgeschwindigkeit reduziert ist. Diese Reduktion wird durch den Brechungsindex (auch Brechzahl oder optische Dichte) n des Ausbreitungsmediums bestimmt.
In der folgenden Tabelle sind die Brechungsindizes n einiger Materialien aufgeführt.

Vakuum exakt 1
Luft 1,0003
Wasser 1,33
Fensterglas ca. 1,5

Für die Geschwindigkeit des Lichts c in einem Material mit dem Brechungsindex n gilt dann:

c= c0 n .

Der Brechungsindex n ist dimensionslos, d.h. er hat keine Einheit.
Beim Übergang zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Lichtgeschwindigkeiten c1 und c2 bleibt die Frequenz f des Lichts konstant. Daraus folgt, dass sich die Wellenlänge λ ändern muss, damit die Beziehung c=λ·f weiterhin gültig bleibt. Beim Übergang zwischen zwei Medien mit verschiedenen Brechungsindizes weichen die Lichtstrahlen daher in der Regel von der geraden Linie ab. Sie werden gebrochen.
Nach dem fermatschen Prinzip folgt das Licht nämlich dem zeitlich kürzesten Weg zwischen Quelle Q und Empfänger E. Dies ist beim Übergang zwischen zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex nicht mehr die gerade Strecke. Es ist vorteilhaft, wenn der Lichtstrahl eine längere Strecke im optisch dünneren Medium (größere Lichtgeschwindigkeit, kleinerer Brechungsindex) zurücklegt und eine kürzere Strecke im optisch dichteren Medium (kleinere Lichtgeschwindigkeit, größerer Brechungsindex). In der folgenden Abbildung ist dies für den Übergang vom dünnen zum dichten Medium, d.h. n1 < n2 , skizziert. Der Streckenabschnitt im dünneren Medium (oben) wird länger, der im dichteren Medium (unten) wird kürzer als bei einer geradlinigen Verbindung. Der Lichtstrahl wird gebrochen.
././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/Brechung_BW.png
Abbildung 1205: Brechung eines Lichtstrahls beim Übergang von Medium 1 mit Brechungsindex n1 in Medium 2 mit Brechungsindex n2 , wobei n1 < n2 ist. Das Licht nimmt dabei den zeitlich kürzesten Weg von der Quelle Q zum Empfänger E. (C)


Es folgt daraus das snelliussche Brechungsgesetz:

n1 ·sinα= n2 ·sinβ,

wobei α der Winkel des einfallenden Strahls zum Lot auf der Seite des Mediums mit dem Brechungsindex n1 und β der Winkel des auslaufenden Strahls zum Lot auf der Seite des Mediums mit dem Brechungsindex n2 ist.
In der folgenden animierten Skizze können Sie Sich veranschaulichen, wie die Lichtbrechung vom Verhältnis zwischen den Brechungsindizes der beiden Materialien abhängt. Schieben Sie zunächst den unteren Regler ( n2 ) nach rechts, um den Übergang von einem optisch dünneren in ein optisch dichteres Medium zu simulieren. Sie beobachten, dass der von links oben einfallende Lichtstrahl (blau) zum Lot hin gebrochen wird (gebrochener Lichtstrahl in grün). Setzen Sie nun ( n2 ) wieder zurück auf den Wert 1 und schieben Sie den oberen Regler ( n1 ) z.B. auf den Wert 1,2, um ein dichteres Medium oben zu simulieren. Sie sehen, wie das Licht vom Lot weg gebrochen wird.
././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/geogebra_geometrischeoptik_standbild3.png
Diese Interaktion wurde mit GeoGebra erstellt (www.geogebra.org)

 

Basiswissen „Die Totalreflexion“


Halten Sie in der Animation oben nun die beiden Brechungsindizes fest und vergrößern statt dessen den Einfallswinkel α, indem Sie den einfallenden Lichtstrahl (blau) am Punkt ziehen. Ab einem bestimmten Winkel verschwindet der gebrochene Strahl (grün). Es ist nur noch der reflektierte Lichtstrahl (rot) zu sehen. Bei genügend flachem Lichteinfall (großer Einfallswinkel) kann das snelliussche Brechungsgesetz nicht mehr erfüllt werden. Es dringt kein Licht mehr in das dünnere Medium ein. Man spricht von Totalreflexion.
Der Einfallswinkel, ab dem Totalreflexion auftritt, wird Grenzwinkel genannt. Er ist von den Brechungsindizes der beiden Medien, die die Grenzfläche bilden, abhängig und kann mit Hilfe des snelliusschen Brechungsgesetz bestimmt werden, indem man für den Ausfallswinkel β=90 setzt:

sin α Grenzwinkel = n2 n1 .

In der obigen Animation kann man das Phänomen der Totalreflexion also nicht nur durch die Vergrößerung des Einfallswinkels α erreichen, sondern auch dadurch, dass man den Wert von n1 im Vergleich zum Wert von n2 entsprechend erhöht.
Beispiel 5.1.10  
Die Fata Morgana – An einem heißen Tag heizt sich die Luftschicht direkt über einer Straße stark auf. Heiße Luft ist dünner als kältere Luft und hat damit einen kleineren Brechungsindex.
Lichtstrahlen, die unter einem flachen Winkel auf diese Luftschichtgrenze fallen, können nicht in die Luftschicht mit der dünneren Luft direkt über der Straße eindringen. Es kommt zur Totalreflexion. Ein Beobachter glaubt eine Wasserfläche zu sehen. Tatsächlich handelt es sich um die Spiegelung des Himmels an der Luftschichtgrenze.
Im Bild erkennt man, dass sich nicht nur der Himmel, sondern auch die Umgebung an der Luftschichtgrenze spiegelt.
././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/LuftspiegelungAsphalt.png
Abbildung 1206: Luftspiegelung über heißem Asphalt. (C)


Eine Fata Morgana beruht also auf dem Phänomen der Totalreflexion.
Wie oben beschrieben tritt an der Grenzschicht zwischen heißer und kalter Luft Totalreflexion auf und der reflektierte Lichtstrahl gelangt zum Empfänger (z.B. dem Auge). Das Spiegelbild scheint in Verlängerung der Richtung des in den Empfänger einfallenden Lichtstrahls zu liegen.
././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/StrahlengangFataMorgana.png
Abbildung 1207: Konstruktion der Lichtwege bei einer Fata Morgana (C)


Beispiel 5.1.11  
Liegt die warme Luftschicht über der kalten Luftschicht, kann es zu einem ähnlichen Phänomen führen. In der Abbildung unten spiegelt sich ein Schiff an der Luftschichtgrenze und scheint für den Beobachter in der Luft auf dem Kopf zu stehen.
././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/Luftspiegelung.png
Abbildung 1208: Spiegelung eines Schiffs an einer höher liegenden, warmen Luftschicht (C)


Beispiel 5.1.12  
Die technische Anwendung der Totalreflexion – In der Technik wird das Prinzip der Totalreflexion z.B. bei einem Glasfaserkabel ausgenutzt. Hierbei wird der innere lichtleitende Kern von einem Material ummantelt, dessen Brechungsindex kleiner als der des Kerns ist. Ein Lichtsignal, das unter einem flachen Winkel in das Glasfaserkabel eingespeist wird, kann somit über weite Strecken nahezu verlustfrei transportiert werden, in dem es aufgrund der Totalreflexion an den Faserwänden reflektiert wird. Krümmungen des Kabels und Richtungsänderungen stellen dabei kein Problem dar.
././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/Glasfaserkabel.png
Abbildung 1209: Aufbau und Prinzip eines Glasfaserkabels (C)




 

Basiswissen „Die optische Hebung“


Betrachtet man einen Ring von oben in einem Schwimmbecken, so scheint der Ring höher zu liegen, als das tatsächlich der Fall ist. Diese sog. optische Hebung beruht auf dem Prinzip der Lichtbrechung.
Betrachtet man den Strahlverlauf, wie in der Abbildung unten dargestellt, so erkennt man, dass die von der Bleistiftspitze ausgehenden Lichtstrahlen beim Austritt aus dem Wasser vom Lot weg gebrochen werden. Für die Bildkonstruktion werden die beim Empfänger eintreffenden Lichtstrahlen geradlinig bis zu ihrem Schnittpunkt verlängert. Die Bleistiftspitze scheint daher höher zu liegen. Der Bleistift selbst scheint einen Knick zu haben.
././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/OptischeHebung.png
Abbildung 1210: Bildkonstruktion der optischen Hebung: Vergleich des Strahlverlaufs in a) ohne Wasser in b) mit Wasser (C)




 

Basiswissen „Die optische Weglänge“


Möchte man die Lichtwege von Lichtstrahlen, die nicht im Vakuum verlaufen, mit dem Verlauf im Vakuum vergleichen, so ist die optische Weglänge L eine hilfreiche Größe.
Die optische Weglänge L ergibt sich als Produkt aus der geometrischen Weglänge l und dem Brechungsindex n des Mediums, in dem der Lichtstrahl verläuft:

L=l·n.

Optisch gesehen sind die Wege für einen Lichtstrahl gleich lang, wenn die optischen Weglängen gleich sind, das bedeutet, dass zwei Lichtstrahlen die gleiche Laufzeit haben, wenn sie die gleiche optische Weglänge zurück legen, unabhängig davon, welche Medien oder welchen geometrischen Weg der Lichtstrahl durchlaufen hat.
  • An der Grenzfläche zweier lichtdurchlässiger Medien mit verschiedenen Brechungsindizes n1 und n2 wird ein Lichtstrahl gebrochen.

  • Die Brechung wird mit dem snelliusschen Brechungsgesetz beschrieben: n1 ·sinα= n2 ·sinβ.

  • Totalreflexion und optische Hebung lassen sich mit Hilfe des Brechungsgesetzes beschreiben.



Aufgabe 5.1.13  
Ein Lichtstrahl fällt einem Einfallswinkel von α=60 auf einen unbekannten Stoff. Der Strahl wird unter einem Winkel β=36,4 zum Lot hin gebrochen. Bestimmen Sie mit Hilfe des Diagramms, um welchen Stoff es sich handelt. Welche Brechzahl besitzt der Stoff? Das Umgebungsmedium ist Luft.
././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/SnelliusAufgabe1.png
Abbildung 1211: Skizze (C)



Bei dem Stoff handelt es sich um .


Der Brechungsindex liegt bei .



Aufgabe 5.1.14  
Unter welchem Winkel β wird ein Lichtstrahl in Flintglas gebrochen, wenn das Umgebungsmedium Luft ist. Der Einfallswinkel beträgt α=30,0 . Der Brechungsindex von Flintglas liegt bei n2 =1,60 und der von Luft beträgt n1 =1.

α =




Aufgabe 5.1.15  
Welchen Wert beträgt der Grenzwinkel der Totalreflexion beim Übergang von Quarzglas in Luft. Der Brechungsindex von Quarzglas liegt bei n1 =1,46 und der von Luft beträgt n1 =1.

αGrenz =




Aufgabe 5.1.16  
Ein Lichtstrahl fällt auf einen Spiegel. Der Spiegel besteht vereinfacht aus einer Glasplatte ( n=1,5) und einer reflektierenden Silberschicht. In der Abbildung sind verschiedene Strahlengänge zu sehen. Welcher Strahlengang ist korrekt eingezeichnet?
././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/StrahlengangAufgabe.png
Abbildung 1213: Skizze (C)


Der richtige Strahlengang ist in Abbildung zu sehen.



Aufgabe 5.1.17  
Ein Ladenbesitzer muss gelegentlich im Hinterzimmer seines Geschäftes Dinge erledigen. Trotzdem möchte er sehen, wer den Laden betritt. Wo muss der Spiegel an der Wand befestigt werden, damit er die gesamte Türe einsehen kann, wenn er an seinem Schreibtisch sitzt? Geben Sie die Koordinaten der linken und der rechten Spiegelkante an. Die Augen des Ladenbesitzers befinden sich am Gitterpunkt B4.
././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/Spiegel.png
Abbildung 1215: Skizze (C)



Der Spiegel muss zwischen den Punkten  


und angebracht werden.



 

Reflexion (!)


Beim Übergang zwischen verschiedenen Medien wird in der Regel ein gewisser Anteil des Lichts reflektiert. Bei metallischen Spiegeln kann dieser Anteil sehr groß und nahe bei 100 Prozent sein. Ein von der Lichtquelle Q ausgesandter Lichtstrahl wird von der Spiegelfläche S reflektiert und erreicht den Empfänger des Lichts E, z.B. ein menschliches Auge:

././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/MFILE2xReflexion.png
Abbildung 1217: Skizze (C)



Zur Beschreibung der Reflexion fällt man ein Lot L senkrecht zur Spiegeloberfläche. Der Winkel zwischen dem einfallenden Lichtstrahl und diesem Lot nennt man den Einfallswinkel α, den Winkel vom Lot zum reflektierten Strahl den Reflexionswinkel α' (siehe Skizze).  

Aus der Geometrie zeigt man, dass die Strecke zwischen Quelle Q und Empfänger E dann minimal ist, wenn der Einfallswinkel gleich dem Reflexionswinkel ist. Aus dem fermatschen Prinzip folgt dann das Reflexionsgesetz:



α= α' .



 

Brechung (!)
Video 278: Reflexionsgesetz (C) .



Das Licht wird beim Übergang zwischen zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex gebrochen. Der zeitlich kürzeste Weg zwischen Quelle Q und Empfänger E ist dann nicht mehr die gerade Strecke. Es ist vorteilhaft, wenn der Lichtstrahl eine längere Strecke im optisch dünneren Medium (größere Lichtgeschwindigkeit, kleinerer Brechungsindex) läuft und eine kleinere Strecke im optisch dichteren Medium (kleinere Lichtgeschwindigkeit, größerer Brechungsindex). In der folgenden Abbildung ist dies für den Übergang vom dünnen zum dichten Medium, d.h. n1 < n2 , skizziert. Damit der Streckenabschnitt im dünneren Medium (oben) länger ist als der im dichteren (unten), wird der Lichtstrahl gebrochen.

Video 279: Das Brechungsgesetz (C) .

Video 280: Totalreflexion (C) .



././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/MFILE2xBrechung.png
Abbildung 1218: Skizze (C)



Es gilt dabei das snelliussche Brechungsgesetz:

n1 sinα= n2 sinβ.



In der folgenden animierten Skizze können Sie sich veranschaulichen, wie die Lichtbrechung vom Verhältnis zwischen den Brechungsindizes der beiden Materialien abhängt. Schieben Sie zunächst den unteren Regler ( n2 ) nach rechts, um den Übergang von einem optisch dünneren in ein optisch dichteres Medium zu simulieren. Sie beobachten, dass der von links oben einfallende Lichtstrahl zum Lot hin gebrochen wird. Setzen Sie nun ( n2 ) wieder zurück auf den Wert 1 und schieben Sie den oberen Regler ( n1 ) z.B. auf den Wert 1,2, um ein dichteres Medium unten zu simulieren. Sie sehen, wie das Licht vom Lot weg gebrochen wird. Vergrößern Sie nun den Einfallswinkel α, indem Sie den Lichtstrahl am Punkt ziehen. Für genügend flachen Lichteinfall (großer Einfallswinkel) kann das snelliussche Brechungsgesetz nicht mehr erfüllt werden. Es dringt kein Licht mehr in das dünnere Medium ein. Man spricht von Totalreflexion.  

././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/geogebra_geometrischeoptik_standbild3.png
Diese Interaktion wurde mit GeoGebra erstellt (www.geogebra.org)

Ein anderes wichtiges Phänomen, das im Zusammenhang mit der Lichtbrechung auftritt, ist das der Dispersion. Unter Dispersion versteht man die Abhängigkeit des Brechungsindex von der Wellenlänge des Lichts. Verschiedene Materialien wie auch Glas zeigen diese Eigenschaft. Im Allgemeinen ist es dabei so, dass der Brechungsindex von langer zu kurzer Wellenlänge hin ansteigt. D.h. blaues Licht wird stärker gebrochen als rotes Licht.  

Dies wird auch in der nächsten animierten Skizze illustriert. Zunächst wird der Durchgang von grünem Licht ( λ=550nm) durch ein Prisma gezeigt. Der Lichtstrahl wird jeweils beim Eintritt ins Prisma und beim Austritt aus dem Prisma in die gleiche Richtung gebrochen. Verändert man nun mit dem Regler die Wellenlänge, ändert sich auch der Brechungsindex, das das Prismamaterial bezüglich dieser Wellenlänge besitzt. Unser Prisma besteht aus einem hypothetischen Material, das im Bereich des sichtbaren Lichts den Brechungsindex zwischen den Werten 1,85 und 1,65 ändert. Dadurch wird je nach Wellenlänge der Lichtstrahl stärker bzw. schwächer gebrochen. Strahlt man weißes Licht ein, das aus allen Wellenlängen des sichtbaren Lichts besteht, wird dieses durch die unterschiedliche Brechung der verschiedenen Wellenlängen in seine Farben aufgespaltet.  

././Physikkurs/geometrischeoptik_reflexionbrechung/images/geogebra_geometrischeoptik_standbild4.png
Diese Interaktion wurde mit GeoGebra erstellt (www.geogebra.org)

Video 281: Dispersion (C) .