Brechung an ebenen Grenzflächen

Beim Übergang in ein anderes Medium wird ein Lichtstrahl an der Grenzfläche gebrochen, während ein Teil des Strahls reflektiert wird. Das Medium mit der größeren Brechzahl (oder Brechungsindex) bezeichnet man als optisch dichter, das mit der kleineren Brechzahl als optisch dünner. Nach dem Brechungsgesetz sind zwei Fälle zu unterscheiden:

1. Übergang von einem optisch dünneren in ein optisch dichteres Medium ($n_1<n_2$): Der Lichtstrahl wird zum Einfallslot hin gebrochen $\alpha >\alpha \text{'}$ . Zu jedem Einfallswinkel $0\le \alpha \le 90°$ gibt es einen Brechungswinkel $0\le \alpha \text{´}\le 90°$ .
2. Übergang von einem optisch dichteren in ein optisch dünneres Medium $n_1>n_2$: Der Lichtstrahl wird vom Einfallslot weg gebrochen, es ist also $\alpha <\alpha \text{'}$

In Experimenten stellte man fest, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit in einem Medium immer kleiner ist als die im Vakuum. Das Verhältnis dieser Werte nutzt man zur Definition einer neuen Größe, der Brechzahl eines Mediums.

Brechzahl

Das Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit (Phasengeschwindigkeit)$c_0$ im Vakuum relativ zur Ausbreitungsgeschwindigkeit $c$ in einem Medium ist die Brechzahl eines Mediums: $n=\frac{c_0}{c}$

Beispiele für Brechzahlen

Tab.1

Brechzahlen für $\lambda$ = 589 nm bei 20 °C

Material	Brechzahl	Ausbreitungsgeschwindigkeit (km/s)
Luft (Normaldruck)	1,000272	299710,94
Wasser	1,333	224900,57
Glas	1,501	199728,49
Diamant	2,417	124034,94