Brechungsindex ist dimensionslose physikalische Größe die die Reduzierung von Lichtgeschwindigkeit wenn es durch einige übertragen wird transparentes optisches Medium. Die Fähigkeit, die Lichtgeschwindigkeit zu reduzieren, heißt Brechung.
Sie existieren zwei Arten des Brechungsindex: das Absolute und das Relative. Ö absoluter Brechungsindex, deren kleinstmöglicher Wert 1 ist, berechnet sich aus dem Verhältnis zwischen der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und der Lichtgeschwindigkeit in einem anderen Medium. Ö relativer Brechungsindex, wiederum wird durch das Verhältnis zwischen der Lichtgeschwindigkeit in zwei anderen Medien als Vakuum bestimmt, das kleiner als 1 sein kann.
Ein Brechungsindex von 1 zeigt an, dass sich Licht in dem Medium, in dem es sich ausbreitet, mit der gleichen Geschwindigkeit ausbreitet, als würde es sich durch ein Vakuum bewegen. Ein Brechungsindex von 2 beispielsweise bedeutet, dass sich Licht im Vakuum doppelt so schnell ausbreitet wie in einem Medium mit einem Brechungsindex von 2.
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Absoluter und relativer Brechungsindex
Ö Index vonBrechungabsolut berechnet sich aus dem Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, dessen Symbol. ist ç und der einen Wert ungefähr gleich hat 3,0.108 Frau (299.792.458 m/s) und die Lichtgeschwindigkeit in a ganztransparent und homogen beliebig, symbolisiert durch den Buchstaben v:
Nein - Brechungsindex
ç – Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (3.0.108 Frau)
v – Lichtgeschwindigkeit in der Mitte
Die obige Formel zeigt an, dass es keine Möglichkeit gibt, Brechung einen Wert kleiner als 1, da das Medium, in dem sich das Licht schneller bewegen kann, das Vakuum selbst ist.
Ö relativer Brechungsindex wird aus dem Verhältnis zwischen den absoluten Brechungsindizes zweier optischer Medien, 1 und 2, berechnet, wenn sie von einem Lichtstrahl gekreuzt werden. Ein solcher Index kann wie in der folgenden Abbildung gezeigt berechnet werden. Aussehen:
Nein1,2 – Brechungsindex von Medium 1 im Verhältnis zu Medium 2
v1 und du2– Lichtgeschwindigkeit auf Medien 1 und 2
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Brechungsindex und Wellenlänge
Ö Brechungsindex eines optischen Mediums hängt von der LängeimWelle des Lichts, das es durchdringt. Dieses Phänomen ist bekannt als chromatische Dispersion. Aus diesem Grund wird beim Durchgang durch ein Prisma oder einen Wassertropfen das weiße Licht, das durch die Kombination aller gebildet wird, sichtbare Farben (deshalb kann es als polychromatisch bezeichnet werden), es unterliegt einer Dispersion, wodurch wir die Trennung der Farben der sichtbares Spektrum.
Der Brechungsindex ist invers proportional die Wellenlänge des Lichts, also je kürzer die Wellenlänge des Lichts, desto höher der Brechungsindex des Lichts für ein gegebenes Medium. Daher ist der Brechungsindex des gleichen Mediums beispielsweise für violettes Licht höher als für rotes Licht.
Brechungsindex und Temperatur
Der Brechungsindex hat eine Beziehung zu der Temperatur in der Mitte, aber das bedeutet nicht, dass es sich aufgrund von Temperaturänderungen ändert, sondern aufgrund von Dichteänderungen. Dieser Zusammenhang zwischen Brechungsindex und Temperatur verursacht die Bildung von Verzerrungen und Fata Morgana über beheizten Oberflächen, wie Asphalt oder der Motorhaube eines Fahrzeugs an einem sehr heißen Tag, da die Erwärmung der Luft ihre Erweiterung. Auf diese Weise nimmt seine Dichte ab, ebenso wie sein Brechungsindex.
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Tabelle der Brechungsindizes
Die folgende Tabelle zeigt einige Brechungsindizes bekannter Materialien.
Gelöste Übungen zum Brechungsindex
Frage 1 - (UFPR) Ein gegebenes Medium hat einen Brechungsindex n1. Ein anderes Medium hat einen Brechungsindex n2. Überprüfen Sie die Alternative, die die Beziehung zwischen den Modulen der Lichtgeschwindigkeiten in den beiden Medien richtig ausdrückt, wenn n2 = 2n1.
ein V2 = 4v1
b) v2 = 2v1
Lebenslauf2 = v1
d) v2 = v1/2
e) v2 = v1/4
Vorlage: Buchstabe D.
Auflösung:
Da der Brechungsindex des Mediums 2 doppelt so groß ist wie der Brechungsindex des Mediums, muss verstanden werden dass die Lichtausbreitungsgeschwindigkeit im Medium 2 zweimal geringer ist als diese gleiche Geschwindigkeit im Medium 1.
Frage 2 - (Ohr) Betrachtet man die Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Licht in zwei homogenen und unterschiedlichen Medien, jeweils gleich bei 200.000 km/s und 120.000 km/s den relativen Brechungsindex des ersten Mediums zum zweiten bestimmen. Betrachten Sie die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum von 300.000 km/s.
a) 0,6
b) 1,0
c) 1,6
d) 1,7
Vorlage: Buchstabe a.
Auflösung:
Um die Frage zu lösen, reicht es aus, die Geschwindigkeiten, mit denen sich Licht in den beiden Medien ausbreitet, aufzuteilen. Da wir den relativen Brechungsindex des ersten Mediums im Verhältnis zum zweiten wissen wollen, müssen wir folgende Berechnung durchführen:
Frage 3 - (Gegner) Die Figur stellt ein optisches Prisma aus einem transparenten Material dar, dessen Brechungsindex mit der Frequenz des einfallenden Lichts zunimmt. Ein Lichtstrahl, bestehend aus roten, blauen und grünen Lichtern, fällt auf Fläche A und tritt auf Fläche B aus und nachdem es von einem Spiegel reflektiert wurde, trifft es auf einen Film für die Farbfotografie und enthüllt drei Punkte.
Betrachtet man die hellen Flecken, die im Film von unten nach oben sichtbar werden, sind die folgenden Farben zu sehen:
a) rot, grün, blau.
b) grün, rot, blau.
c) blau, grün, rot.
d) grün, blau, rot.
e) blau, rot, grün.
Vorlage: Buchstabe a.Auflösung:
Es ist bekannt, dass der Brechungsindex direkt mit der Wellenlänge des Lichts zusammenhängt – je kürzer die Wellenlänge, desto höher der Brechungsindex des Mediums. Auf diese Weise erfährt der blaue Lichtstrahl die größte Abweichung, der nach seiner Reflexion zum ersten Lichtpunkt von unten nach oben wird.
Von Rafael Hellerbrock
Physik Lehrer
