Mit Brechung bezeichnet man die Richtungsänderung, die ein Strahl oder eine elektromagnetische Welle erfährt, wenn er aus einem Medium mit einer bestimmten Dichte in ein anderes Medium mit einer anderen Dichte übergeht und die Brechungsindizes der beiden Stoffe verschieden groß sind. Durch das Brechungsgesetz kann der Winkel des einfallenden und gebrochenen Strahls bestimmt werden. Das Brechungsgesetz besagt, dass das Verhältnis der Brechungsindizes der beiden Stoffe gleich dem Verhältnis des Sinus vom Einfallswinkel zum Sinus des Brechungswinkels ist (sin a/sin b = n2/n1).

<< Anzeige >>

Brechung von Lichtwellen zwischen Medien mit unterschiedlichen Brechnungsindizes

Wird der Einfallswinkel flacher, dann kann es zu einer Totalreflexion kommen. Eine solche Totalreflexion tritt nur beim Übergang von einem optisch dichteren Medium mit der größeren Brechzahl zu einem optische dünneren Medium mit niedrigerem Brechungsindex auf. Auf Lichtwellenleiter bezogen bedeutet das, dass der Lichtstrahl vom Kernglas am Mantelglas gebrochen wir und somit nicht aus dem Kernglas austreten kann.

Grenzstrahl und Totalreflexion an Medien

Zwischen den Einfallswinkeln, die zur Brechung und zur Totalreflexion führen, gibt es noch einen Einfallswinkel, bei dem der Lichtstrahl genau auf der Grenzlinie der beiden Medien verläuft. Dieser Strahl wird Grenzstrahl genannt, der Winkel Grenzwinkel und ist abhängig von den Brechungsindizes der beiden Medien. Handelt es sich bei den beiden Medien um Luft (Brechungsindex 1) und Glas mit einem Brechungsindex von 1,5, dann beträgt der Grenzwinkel 41,8°.

Die Brechung kann sich nicht nur auf den Übergang zwischen zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex beziehen, sondern auch auf eine Dichteänderung innerhalb eines Mediums. Dadurch ändert sich der Brechungsindex unmittelbar mit der Dichteänderung. Den Effekt der kontinuierlichen Änderung der Brechungsindizes macht man sich in der Gradientenfaser zunutze. Der Effekt der Brechung wird auch bei Compact Discs (CD) und DVDs zum Auslesen der gespeicherten Daten angewandt. Während beim Einspeichern der Information der Farbstoff der Speicherschicht (Dye) an bestimmten Stellen verbrannt und dadurch dunkler wird, erfolgt beim Auslesen der Daten an diesen Stellen eine andere Lichtbrechung als an den helleren, nicht verbrannten Stellen.