Die Abhängigkeit der Brechung von der Wellenlänge (bei Licht also von der Farbe) nennt man Dispersion. Anisotrope Materialien sind doppelbrechend, das heißt, die Anteile einer Welle werden in Abhängigkeit ihrer Polarisation unterschiedlich (stark) gebrochen. Anwendungen Vielfältige Formen der Brechung von Wellen finden sich in der Natur. Diese Bildserie zeigt beispielhaft die verändert erscheinende Form eines Stabes durch Lichtbrechung, nachdem er in Wasser eintaucht. Deshalb verlangt es einige Übung, um Fische von der Oberfläche aus im Wasser zu ergreifen. Ein Stab, der in einem leeren Glas steht. Nach dem Zufüllen von Wasser erscheint der Stab etwas abgeknickt. Vergleich der zwei Bilder (Überlagerung). Schemazeichnung zur Erklärung des Effekts der 'optischen Hebung' Die Brechung von elektromagnetischen Wellen und speziell die von Licht hat große Bedeutung in der technischen Optik. Sie bestimmt die Funktion von Prismen und Linsen. An Übergängen zwischen Materialien unterschiedlicher Schallgeschwindigkeit werden seismische Wellen in charakteristischer Weise gebrochen.
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Man sagt, das Licht wird gebrochen (s. o. ). Der Winkel gegenüber dem Einfallslot, mit dem es sich im Wasser oder Glas ausbreitet, wird Brechungswinkel β genannt. Dieser ist kleiner als der Einfallswinkel α. Man sagt, das Licht wird zum Lot hin gebrochen. Tritt das Licht senkrecht auf die Grenzfläche ( α = 0°), so tritt keine Brechung auf. Das Lichtbündel verläuft weiter in der ursprünglichen Richtung. Übergang eines Lichtbündels beim Eintritt in Wasser oder Glas Ein Lichtbündel wird beim Übergang von Luft in ein anderes optisches Medium zum Lot hin gebrochen. Was bedeutet optisch dichter bzw. optisch dünner? Luft und Glas bzw. Wasser, also verschiedene optische Medien, haben offensichtlich unterschiedliche optische Eigenschaften, obwohl sie alle lichtdurchlässig sind. Die Ursache für die Brechung ist, dass sich das Licht in verschiedenen optischen Medien unterschiedlich schnell ausbreitet. Optische Medien werden als optisch dichter bzw. als optisch dünner im Vergleich zu anderen optischen Medien bezeichnet: Das Medium, in dem der kleinere der beiden Winkel liegt, wird als optisch dichter bezeichnet.
je größer der Einfallswinkel ist, umso stärker nimmt der Brechungswinkel zu. Im Diagramm ist die Kurve bis zum (theoretisch maximal möglichen) Einfallswinkel von α = 90° verlängert. Man erkennt: Auch der Brechungswinkel β nähert sich einem Höchstwert, den er nicht überschreiten kann. Dieser maximal mögliche Brechungswinkel hängt von den optischen Medien ab. Man bezeichnet ihn als Grenzwinkel β g. In diesem Beispiel (Übergang von Luft in Plexiglas) beträgt der Grenzwinkel β g ca. 42°. Info: Würde man den Versuch mit einem anderen optischen Medium (statt Plexiglas Wasser oder Diamant) durchführen, so würde man für die gleichen Einfallswinkel andere Brechungswinkel messen. Der Verlauf des Diagramms sieht ähnlich aus, ist jedoch flacher oder steiler: Je größer die optische Dichte des zweiten Mediums ist, umso flacher verläuft die Kurve, da das Licht dann stärker gebrochen wird und der Brechungswinkel bei gleichem Einfallswinkel kleiner ist. Mit Hilfe des Diagramms lässt sich für jeden beliebigen Einfallswinkel der zugehörige Brechungswinkel ablesen, auch für Winkel, die wir gar nicht gemessen haben.
Relativ häufig sieht man "Brockengespenst" und Glorie auch beim Blick aus dem Flugzeug (Bild: Rick Stanciewicz). Meteo 118 Halos Halos (hier mit der Sonne fast genau im Zenit) entstehen durch Brechung in hexagonalen Eiskristallen, die wie Prismen wirken (UF). Meteo 119 Halos Das 22° Halo kann oft beobachtet werden (meist bei Cirrostratus Wolken) (Bild: UF, Skizze: C. Donald Ahrens). Meteo 120 Halos und Nebensonnen Kleine 6-eckige Plättchen, die waagrecht in der Luft schweben, sorgen für Nebensonnen (Bild: Andrea Steiner, Skizze: C. Meteo 121 Halos und Nebensonnen Horizontal ausgerichtete Sechsecke produzieren die Nebensonnen, unregelmäßig ausgerichtete Sechsecke den Rest des 22° halo. 22° ist der minimale Ablenkungswinkel (Quelle: Les Cowley). Meteo 122 Nebensonnen Jerry Walter Meteo 123 Halos und mehr Hier sehen wir fast alles, was die Lichtbrechung und -reflexion an bzw. in Eiskristallen so zu bieten hat (Bild: Jay Brazell). Mehr dazu in: "Physik der Atmosphäre 2" Meteo 124 Nebenmonde Während Nebensonnen ("sun dogs") noch relativ häufig zu beobachten sind (links, David Wigglesworth), sieht man Nebenmonde ("moon dogs") nur ganz selten (David Cartier).
Wasserleinwände werden für gewöhnlich als Projektionsfläche für Laser- oder Videoprojektoren verwendet. Es gibt auch Anwendungsmöglichkeiten, in denen die Wasserleinwand selbst als Effektelement eingesetzt wird. Neben einfachen Wasserleinwänden gibt es auch Weiterentwicklungen, bei denen die Leinwand selbst grafikfähig ist. Dabei können die einzelnen Wasserdüsen und somit auch der Wasseraustritt kontrolliert werden. Das Darstellen von Texten und Mustern wird durch gezieltes Steuern der einzelnen Düsen ermöglicht. Im Zusammenspiel mit Lasern können so beeindruckende Effekte erzeugt werden. Wasserschild / Hydro-Shield Wasserschilde funktionieren in umgekehrter Weise wie Wasserleinwände: Sie werden von unten nach oben erzeugt. Wasserschilde benötigen eine extrem starke Pumpe. Die Wirkung und Streuung des Wassers ist sehr breit, so dass es nur in großen Wasserbecken benutzt wird. Alternativ zu einem künstlichen Becken könnte das auch ein natürlicher See oder Fluss sein. Wasserschilde sind perfekte Oberflächen, um darauf mit Video oder Laser zu projizieren.
Geophysiker nutzen daher die Brechung von durch Erdbeben ausgelösten Wellen, um Erkenntnisse über den Aufbau des Erdinneren zu gewinnen. Siehe auch Astronomische Refraktion Weblinks Brechung von Lichtstrahlen Ausführliche Erläuterung von Brechung und Totalreflexion anhand von praktischen Beispielen und sehr guten Grafiken Reflection and Refraction - java - engl. Mineralienatlas Lichtbrechung Reflexion und Brechung von Licht - java Flash-Animation zu Brechung und Totalreflexion Refraktionsmodelle und der Aufbau der Atmosphäre Schülernahe Erklärungen zum Thema "Brechung" Lerneinheit zur Brechung des Lichts
Download Skip this Video Loading SlideShow in 5 Seconds.. Lichtbrechung PowerPoint Presentation Lichtbrechung 180 Views Download Presentation Meteo 101. Lichtbrechung. Ist die unterste Luftschicht im Winter kalt, so kann man Objekte aus weiter Entfernung sehen – wie hier den Mt. Canigou in den Pyrenäen aus ~250 km Entfernung in Marseille (Bild: J. -F. Coliac). Meteo 102. Schattenspiele. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Presentation Transcript Meteo 101 Lichtbrechung Ist die unterste Luftschicht im Winter kalt, so kann man Objekte aus weiter Entfernung sehen – wie hier den Mt. Meteo 102 Schattenspiele Wenn man sich nach einem Sonnenuntergang auch einmal umdreht, sieht man oft den Schatten der Erde aufsteigen. Für das charakteristische Blau ist übrigens die Ozonschicht verantwortlich. Darüber findet man das Rosa- oder Purpurlicht der Gegen-dämmerung, auch als "Gürtel der Venus" bezeichnet. Hier mischt sich rück-gestreutes rotes Sonnenlicht mit dem Blau des Himmels.
Meteo 112 Zu viele Regenbogen Hier gibt es ein paar überzählige Bögen – "Supernumerary Rainbows". Sie entstehen durch Interferenz– und waren erste Hinweise auf die Wellennatur des Lichtes (Bild: Verena Tiessen). Meteo 113 Regenbogen für Fortgeschrittene Für eine Einführungs-Vorlesung definitiv zu viele (Bild: Terje O. Nordvik). Meteo 114 Kompletter Regenbogen Bei passendem Standpunkt kann man auch komplette Regenbögen sehen (Bilder: S. S. Matthiasson (l. ), I. Parker, T. Gamache (inset)). Aber wo ist dann der Schatz? Meteo 115 Nebelbogen Nebelbogen entstehen ähnlich, aber an (viel kleineren) Nebeltröpfchen. Ihnen fehlen die Farben, dafür erscheint im Zentrum ein neues Phänomen (Bild: Mila Zinkova). Meteo 116 Brockengespenst Auf der Nebelwand kann man im Sonnengegenpunkt seinen eigenen Schatten als "Brockengespenst" sehen, umgeben von einer Glorie (Bild: Hannes Pichler). Auch hier braucht man zur Erklärung die Wellenoptik (Lichtbeugung und Interferenz). Meteo 117 Brockengespenst Benannt ist das Phänomen nach dem Brocken im Harz-Gebirge, wo man es häufig beobachten kann.