Brechzahl; Definition - Mettler Toledo RA-510M Bedienungsanleitung

3.

Brechzahl

3.1

Definition

Die Brechzahl n einer Substanz ist das Verhältnis der Geschwindigkeit eines Lichtstrahls in
Vakuum zu seiner Geschwindigkeit in der Substanz (Dimension = 1).
α
Luft
β
α
Wasser
α
Grenzwinkel
Da die Brechung von der Wellenlänge des einfallenden Lichts abhängt, wird die Brechzahl n
standardmässig bei der Wellenlänge der D-Linie des Natriums (589,3 nm) gemessen und
durch n gekennzeichnet.
D
Die Brechzahl hängt nicht nur von der Messwellenlänge sondern auch von der Temperatur
der zu messenden Lösung ab. Die Standard-Temperatur ist 20 °C. Wenn bei einer anderen
Temperatur, z.B. 25 °C gemessen wird, muss diese angegeben werden: n
RA-510M
METTLER TOLEDO
n von
1
z.B. Luft
β
n von
2
z.B. Wasser
β
α α
Totalreflexion
Tritt ein Lichtstrahl unter einem bestimmten
Winkel z.B. von Luft in Wasser (optisch dün-
neres zu optisch dichterem Medium), ändert
er seine Richtung; bei senkrechtem Eintritt
findet keine Änderung statt. Nach dem Ge-
setz von Snellius ist das Verhältnis der
Brechzahlen beider Medien proportional
zum Verhältnis von Brechungs- und Ein-
fallswinkel des Lichtstrahls:
n
1
=
n
2
Wenn ein Lichtstrahl vom optisch dichteren
in ein optisch dünneres Medium tritt, ändert
er ebenfalls seine Richtung. Wird der Ein-
fallswinkel α vergrössert, so erreicht er ei-
nen Grenzwert, bei dem der Lichtstrahl
nicht mehr ins dünnere optische Medium
übertritt: Der Brechungswinkel β = 90 °C.
Beim Überschreiten dieses "Grenzwinkels"
tritt Totalreflexion ein. Aus dem Grenzwin-
kel α wird die Brechzahl berechnet:
β = 90° → sin β = 1
n
=
1
Brechzahl
sin β
sin α
n
2
sin α
25
.
D
45