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Physik · Elektrizitätslehre
Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, Brechungsindex n = c/v, was sich beim Eintritt in Materie ändert und warum ein Prisma weißes Licht zerlegt.
Im Vakuum ist Licht am schnellsten (c ≈ 3 · 10⁸ m/s). In Materie wird es langsamer, n = c / v. Dabei bleibt die Frequenz gleich und die Wellenlänge schrumpft.
Im Vakuum laufen alle elektromagnetischen Wellen mit derselben Geschwindigkeit c, schneller geht nichts. In Glas oder Wasser wechselwirkt das Licht mit den Atomen und wird langsamer.
n = c / v, also v = c / nn ist einheitenlos und für Licht in Materie größer als 1
Je größer n, desto langsamer das Licht und desto optisch dichter der Stoff. Luft hat n ≈ 1, Wasser etwa 1,3, Glas 1,5 und mehr, Diamant 2,4.
Wenn Licht von einem Medium in ein anderes übergeht, bleibt seine Frequenz (die Farbe) unverändert, denn sie wird von der Quelle vorgegeben. Wegen v = λ · f schrumpft dann die Wellenlänge: λ = λ₀ / n. Wie eine Marschkapelle auf Sand: gleicher Schritttakt, kürzere Schritte, langsamer.
Interaktive Darstellung
Deine AufgabeErhöhe den Brechungsindex n und beobachte: Nur die Welle im Medium wird kürzer, die Wellenlänge sinkt auf λ₀ / n. Verändere dann die Vakuum-Wellenlänge λ₀ und prüfe an den Werten, dass die Frequenz in beiden Bereichen gleich bleibt.
| Größe | Im Medium (n > 1) | Rechnung |
|---|---|---|
| Geschwindigkeit | sinkt | v = c / n |
| Wellenlänge | sinkt | λ = λ₀ / n |
| Frequenz | bleibt gleich | f = konstant |
Der Brechungsindex hängt von der Frequenz ab: Blaues Licht wird in Glas stärker gebremst als rotes. Deshalb zerlegt ein Prisma weißes Licht in seine Spektralfarben. Im Vakuum gibt es keine Dispersion. → Ausführlich in: Wellenoptik
