Brechungsindex

Der Brechungsindex ist eine Eigenschaft optischer Materialien. Dieser gibt an, wie stark ein Lichtstrahl beim Übergang vom Vakuum (für alle praktischen Zwecke auch von Luft) in ein Gas, eine Flüssigkeit oder einen transparenten Feststoff gebrochen, also von seiner geradlinigen Bahn abgelenkt wird. Es entsteht ein Knick im Strahlenverlauf, dessen Ausprägung über eine durch das Brechungsgesetz gegebene mathematische Beziehung zwischen Einfalls- und Brechungswinkel mit Hilfe des Brechungsindexes berechnet werden kann.

Dem Phänomen der Lichtbrechung liegt die unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht in verschiedenen Medien zugrunde. Der Brechungsindex für ein bestimmtes Material ist durch das Verhältnis zwischen den Lichtgeschwindigkeiten im Vakuum und in diesem Material gegeben. Da sich das Licht in allen herkömmlichen Stoffen langsamer ausbreitet als in Luft, sind ihre Brechungsindizes entsprechend größer als "Eins". Je kleiner die Lichtgeschwindigkeit in einem Material ist, desto größer ist sein Brechungsindex, und desto stärker ausgeprägt ist der Knick im Strahlenverlauf.

Auch die Brechung an optischen Linsen, wie sie für Brillengläser Verwendung finden, wird durch den Brechungsindex des Linsenmaterials bestimmt. In der Augenoptik sind Glasmaterialien mit hohem Index besonders interessant, da sie das Schleifen dünnerer Brillengläser ermöglichen. Mit einem hochbrechenden Glasmaterial kann der korrigierende Effekt, den eine Linse aus konventionellem Material bei einer bestimmten Krümmung erbringt, bereits bei einer geringeren Krümmung erreicht werden. Das wiederum bedeutet eine dünnere Linse bei gleichem Dioptrienwert.

Brechungsindizes der für Brillengläser genutzten Materialien liegen heute im Bereich zwischen etwa 1,5 für herkömmliche Kunststoffe und klassisches Kronglas, 1,74 für hochbrechende Kunststoffe und 1,9 für bleioxidhaltiges Flintglas.

Der Brechungsindex ist in geringem Maße abhängig von der Wellenlänge des Lichts. Blaues (kurzwelliges) sichbares Licht wird stärker gebrochen als rotes (langwelliges) Licht. Dieser Dispersion genannte Effekt führt zu Farbsäumen bei optischen Abbildungen und ist bei hochbrechenden Materialien meist ausgeprägter.

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