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Lexikon der Biologie: Brechung

Brechung, Refraktion, die Änderung der Ausbreitungsrichtung von Wellen (bzw. Strahlen; z. B. von Licht und Röntgenstrahlen, aber auch von Schall) beim Übergang von einem Medium in ein zweites, in dem die Welle eine andere Ausbreitungsgeschwindigkeit besitzt ( vgl. Abb. ). Dabei findet im Normalfall auch eine Reflexion eines Teils der Welle statt. Nur bei zur Grenzfläche senkrechtem Übergang erfährt die Welle keine Änderung der Ausbreitungsrichtung. Im allgemeinen liegen einfallender, gebrochener und reflektierter Strahl in einer Ebene. Die Brechung läßt sich anhand des sog. Huygensschen Prinzips (Beugung) verstehen. Man erhält damit das Snelliussche Brechungsgesetz: sin α/sin β = cI/cII = nII/nI. Dabei sind cI bzw. cII die Ausbreitungsgeschwindigkeiten der Welle in den beiden Medien, nI bzw. nII die zugehörigen Brechzahlen (Brechungsindizes; Brechungsindex), α der Einfalls- und β der Ausfallswinkel (Brechungswinkel) der Welle, jeweils gemessen zum Lot. Die Brechzahlen (und damit die Brechung; Brechkraft) sind frequenz- bzw. wellenlängenabhängig. Diese sog. Dispersion ermöglicht die Erzeugung eines Spektrums mit einem Prisma. Beim Übergang von einem optisch dichteren Medium in ein optisch dünneres (nI > nII) beobachtet man Totalreflexion, wenn der Einfallswinkel einen gewissen Wert übersteigt. Gilt sin α > nII/nI, so wird die Welle gemäß dem Reflexionsgesetz vollständig reflektiert. Auf der Brechung beruht die Wirkung von Prismen und Linsen und damit die Funktion optischer Instrumente wie Fernrohr und Mikroskop (Farbtafel), aber auch des Linsenauges (Farbtafel). Aberration, Brechungsfehler, Brennpunkt, Beugung, Interferenz, Röntgenstrukturanalyse, Streuung.




Brechung

1 Ein nicht senkrecht auf ein optisch dichteres Medium einfallender Strahl wird gebrochen. 2 Einfallender, reflektierter und gebrochener Strahl beim Durchgang durch ein optisch dichteres Medium.

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