Lichtbrechung an Prisma

bloebb · Anmeldungsdatum: 24.07.2017 Beiträge: 139

Hallo!

Weil hier ein Thema "Lichtbrechung" geöffnet wurde, würde mich auch was interessieren.

Leitet man weißes Licht durch ein Prisma, wird es an beiden Flächen gebrochen. Das liegt an den unterschiedlichen Wellenlängen der unterschiedlichen Farben.

Das liest und hört man überall, dass nämlich der Brechungsindex von der Wellenlänge abhängt.

Aber warum ist das so??? Den Grund dafür erfahre ich leider nirgendwo. Wisst ihr den Grund?

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Man nennt das Dispersion: https://de.wikipedia.org/wiki/Dispersion_(Physik)
Unter dem Begriff findest Du sicherlich viele Beschreibungen im Netz.

Gruß
Marco

bloebb · Anmeldungsdatum: 24.07.2017 Beiträge: 139

Den Begriff Dispersion kannte ich schon in Zusammenhang mit Phasen- und Gruppengeschwindigkeiten bei Wellen. Trotzdem danke smile

Finde aber leider trotzdem den Grund nicht dafür.

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8582

Der Grund ist, das das Licht mit den Elektronen im Glas wechselwirkt und dies bei unterschiedlichen Wellenlängen verschieden ist.

Ein ganz einfaches Modell ist, dass Elektronen durch das Licht zu einer erzwungen Schwingung angeregt werden und die Phasenverschiebung mit der das Elektron schwingt, ändert sich je nachdem mit welcher Frequenz man es anregt.

Ich weiss nicht wie gut Dein Englisch ist. Du kannst ja mal gucken, ob Du das hier verstehst:
https://physics.stackexchange.com/questions/71126/why-does-the-refractive-index-depend-on-wavelength
https://en.wikipedia.org/wiki/Refractive_index#Microscopic_explanation
Hier mit bisschen mehr Rechnung zu der Analogie mit der erzwungenen Schwingung:
https://physics.stackexchange.com/questions/65812/why-do-prisms-work-why-is-refraction-frequency-dependent

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Vielleicht hilft Dir diese Erklärung:
http://mikomma.de/optik/disp/dispersion.htm

Die Frage ist ja, warum sich Licht überhaupt langsamer in einem Medium als im Vakuum ausbreitet. Als Modell kann man z. B. das Medium als eine Ansammlung von harmonischen Oszillatoren sehen, die von der Lichtwelle angeregt werden und selbst durch ihre Schwingung wieder ein Feld erzeugen, das sich mit der ursprünglichen Welle überlagert. Dabei ist die Frage, wie nah die Licht-Frequenz an die Resonanzfrequenz dieser Oszillatoren kommt, um so stärker ist dann die Dispersion.
So weit ich mich erinnere hat dann farbiges Glas eine Resonanz bei der Farbe, die es "herausfiltert", weiß das alles aber auch nicht mehr so genau...

Gruß
Marco

PS: ups, da ist mir jh8979 zuvor gekommen...

bloebb · Anmeldungsdatum: 24.07.2017 Beiträge: 139

Dass sich Wellen unterschiedlich schnell ausbreiten können, ist mir schon bekannt. Die Sache mit der Phasenverschiebung ist mir allerdings neu. Allerdings verstehe ich den Zusammenhang zwischen Phasenverschiebung und Richtungswechsel nicht.

Wäre toll, wenn ihr mir das auch noch erklären könntet.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Ach so...

Nein, die Lichtbrechung lässt sich direkt aus der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit erklären.
Das ist ganz normal das Huygenssches Prinzip.

Gruß
Marco

bloebb · Anmeldungsdatum: 24.07.2017 Beiträge: 139

Super, Danke!!!

https://de.wikipedia.org/wiki/Huygenssches_Prinzip#/media/File:Refraction_-_Huygens-Fresnel_principle.svg

Das hatte mir gefehlt. Jetzt verstehe ich den Kram smile