Brechungsindex Rechner
Gib die Lichtgeschwindigkeit in einem Material ein, um seinen Brechungsindex (n = c / v) zu erhalten — und sieh, wie er sich zu Luft, Wasser, Glas und Diamant verhält.
Eine Geschwindigkeit, ein Index
Gib die Lichtgeschwindigkeit im Medium ein und der Rechner teilt die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum dadurch und liefert den dimensionslosen Brechungsindex.
Meter pro Sekunde verwenden
Die Geschwindigkeit im Medium muss in m/s vorliegen und nie über 299.792.458 m/s — kein Material lässt Licht schneller als im Vakuum laufen.
Was ist der Brechungsindex?
Wie stark ein Medium Licht verlangsamt
Der Brechungsindex-Rechner macht aus einer Größe — der Lichtgeschwindigkeit in einem Material — den Brechungsindex n, die Zahl, die angibt, wie viel langsamer sich Licht dort ausbreitet als im leeren Raum. Licht ist im Vakuum am schnellsten, mit genau 299.792.458 m/s, und wird in jedem Material langsamer, das es durchquert. Der Brechungsindex ist einfach das Verhältnis dieser beiden Geschwindigkeiten und damit eine reine Zahl ohne Einheit, die immer mindestens 1 beträgt. Es ist die Größe dahinter, warum ein Strohhalm im Wasserglas geknickt aussieht, warum Linsen Licht bündeln und warum ein Diamant funkelt.
Gib die Lichtgeschwindigkeit in einem Medium in Metern pro Sekunde ein, um sofort seinen Brechungsindex zu erhalten.
Der Brechungsindex ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit im Medium.
n = c / vDabei ist c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (299.792.458 m/s, durch die SI-Definition exakt festgelegt) und v die Lichtgeschwindigkeit im Medium. Angenommen, Licht breitet sich in einer Probe mit 225.000.000 m/s aus, etwa so schnell wie in Wasser. Teilt man 299.792.458 durch 225.000.000, ergibt sich ein Brechungsindex von etwa 1,332411. Weil v nie größer als c sein kann, fällt der Index nie unter 1: Ein Vakuum hat n = 1,0, während dichtere, langsamere Medien ihn höher treiben.
Der Brechungsindex ordnet dein Material auf einer einfachen Skala ein. Luft liegt mit etwa 1,0003 kaum über dem Vakuum, Wasser bei 1,33, übliches Glas bei 1,5 und Diamant bei hohen 2,42. Je größer die Zahl, desto stärker wird das Licht verlangsamt und desto schärfer wird es gebrochen, wenn es in das Material ein- oder austritt — genau das nutzen Linsen, Prismen und Glasfaserkabel. Ein Wert nahe 1 bedeutet, dass das Licht fast unverändert hindurchgeht; ein Wert über 2 bedeutet, dass das Medium das Licht stark bricht und einen großen Teil davon durch Totalreflexion im Inneren einfängt. Dieses Einfangen ist der Grund, warum ein geschliffener Diamant so viel Funkeln zurückwirft und warum ein Stock, der in einen Teich ragt, an der Oberfläche zu knicken scheint. Kommt dein Ergebnis unter 1 heraus, war die eingegebene Geschwindigkeit schneller als Licht im Vakuum, was physikalisch unmöglich ist — der Rechner liefert dann keinen Wert.
Die Formel ist exakt, doch ein paar praktische Punkte solltest du im Blick behalten.
Eine Wellenlänge, gewöhnliche Materialien
Der Brechungsindex hängt leicht von der Farbe (Wellenlänge) des Lichts ab — diese Dispersion zerlegt weißes Licht in einem Prisma in einen Regenbogen —, sodass ein einzelner Wert eine Wellenlänge beschreibt, meist gelbes Natriumlicht. Die einfache Beziehung n = c / v setzt außerdem ein gewöhnliches transparentes Material voraus; exotische konstruierte Metamaterialien können sich anders verhalten. Halte die Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde und bei höchstens 299.792.458 m/s, sonst ist das Ergebnis bedeutungslos.