Lichtbrechung-Teil 2

Die Ursache für die "Ablenkung" des Strahls liegt darin, dass die Geschwindigkeit des Lichts keine konstante Größe ist, sondern vom Material abhängt, in dem es sich ausbreitet. Beispiele für die Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Materialien enthält diese Tabelle. Zudem gilt das, vom französischen Naturgelehrten Pierre de Fermat (1607/1608-12.01.1665) formulierte und deshalb nach ihm benannte, Fermatsche Prinzip, demzufolge Licht stets den zeitlich kürzesten Weg nimmt um von einem Punkt zum anderen zu gelangen. Dieser Weg wird Lichtweg genannt.

Die Animation verdeutlicht die Bedeutung dieses Prinzips im Alltag. Gezeigt werden zwei Lichtstrahlen (schwarze und rote Linie) die wegen ihrer unterschiedlichen Ausbreitungsrichtung zeitlich versetzt die Grenzfläche (gelbe Linie) zwischen zwei Medien erreichen. Bedeutend ist, dass die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Lichts im grauen Medium doppelt so groß (v=1) wie im blauen Medium (v=2) ist. Der rote Strahl legt insgesamt zwar den längeren Weg zurück, der Teilweg durch das Medium mit der langsameren Ausbreitungsgeschwindigkeit ist aber deutlich kleiner und der Strahl deshalb eher am Ziel angelangt als der schwarze Strahl. Dieser nimmt zwar den kürzeren Weg, legt aber einen größeren Teil seines Weges durch das langsamere Medium zurück. Die horizontalen Linien am unteren Bildrand zeigen im Vergleich die Länge des zurückgelegten Weges beider Strahlen zum angezeigten Zeitpunkt seit Start der Animation an. Der Laufzeitunterschied gibt die Zeit an, die der schwarze Strahl länger braucht um das Ziel zu erreichen.

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